La energía hidroeléctrica es electricidad generada aprovechando la energía del agua en movimiento. La lluvia o el agua de deshielo, provenientes normalmente de colinas y montañas, crean arroyos y ríos que desembocan en el océano. La energía que generan esas corrientes de agua, energía hidráulica, puede ser considerable, sólo basta dejarse llevar por una corriente.
ENERGÍA HIDRÁULICA / DESARROLLO DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
Este tipo de energía lleva años explotándose, un ejemplo de ello son los agricultores, que desde la Grecia antigua han utilizado molinos de agua para moler trigo y hacer harina. Localizados en los ríos,los molinos de agua recogen el agua en movimiento en cubos situados alrededor del molino. La energía cinética del agua en movimiento gira el molino y se convierte en la energía mecánica que mueve el molino.
A finales del siglo XIX, la energía hidroeléctrica se convirtió en una fuente para generar electricidad. La primera central hidroeléctrica se construyó en las Cataratas del Niagra en 1879, dos años después las farolas de la ciudad de Niagra, funcionaban mediante energía hidroeléctrica. A principios de los noventa, las primeras potencias productoras de energía hidroeléctrica eran Canadá y Estados Unidos. Canadá obtiene un 60% de su electricidad de centrales hidráulicas.
En algunos países se han instalado centrales pequeñas, con capacidad para generar entre un kilovatio y un megavatio. En muchas regiones de China, por ejemplo, estas pequeñas presas son la principal fuente de electricidad. Países en vías de desarrollo están utilizando este sistema con buenos resultados.
DESARROLLO DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA / CENTRAL HIDROELÉCTRICA
La energía hidroeléctrica es una de las energías más rentables, a pesar de que la inversión inicial de construcción es muy elevado, sus gastos de explotación y mantenimiento son relativamente bajos. Pero para que una central sea realmente rentable, deberá reunir una serie de requisitos.
Las condiciones pluviométricas, es decir la cantidad de aporte de agua de lluvia, medias del año deben ser favorables y otro requisito es la localización del emplazamiento, ya que éste está supeditado a las características y configuración del terreno por el que discurre las corrientes de agua.
Básicamente consiste en aprovechar la energía cinética del agua almacenada, de modo que accione unas turbinas hidráulicas, para el aprovechamiento de la energía hidráulica, también hay que tener en cuenta una serie de factores como son:
El Caudal
Altura del Salto
La altura del salto es necesaria para aprovechar mejor el agua llevada por los ríos, se construyen presas para regular el caudal en función de la época del año, aunque también una presa puede servir para aumentar más el salto. Otra manera de incrementar la altura del salto es derivando el agua por un canal de pendiente pequeña (menor que la del cauce del río), consiguiendo un desnivel mayor entre el canal y el cauce del río.
El agua del canal o de la presa penetra en la tubería donde se efectúa el salto. Su energía potencial se convierte en energía cinética llegando a las salas de máquinas, que albergan a las turbinas hidráulicas y a los generadores eléctricos. El agua al llegar a la turbina la hace girar sobre su eje, que arrastra en su movimiento al generador eléctrico.
Las turbinas pueden ser de varios tipos, según los tipos de centrales:
Pelton (saltos grandes y caudales pequeños)
Francis (salto más reducido y mayor caudal)
Kaplan (salto muy pequeño y caudal muy grande) y de hélice.
Las centrales dependen de un gran embalse de agua contenido por una presa, el caudal de agua se controla y se puede mantener casi constante.
El agua es transportada a través de unos conductos o tuberías forzadas, controlados por válvulas para poder adecuar el flujo de agua que discurre por las turbinas con respecto a la demanda real de electricidad. Una vez utilizada, el agua sale por los canales de descarga, volviendo al río en las mismas condiciones en las que se tomó, de modo que se puede volver a utilizar por otra central que se encuentre situada aguas abajo o bien para el consumo.
DESARROLLO DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA / TIPOS DE CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
Se pueden clasificar según varios argumentos, como características técnicas, peculiaridades del asentamiento y condiciones de funcionamiento.
CLASIFICACIÓN
Para comenzar deberíamos hacer una distinción entre las centrales que utilizan el agua según discurre por el cauce del río y las centrales en las que el agua llega convenientemente regulada desde un lago o pantano.
Centrales de Agua Fluente
Centrales de agua embalsada
Centrales de Regulación
Centrales de Bombeo
Según la altura del salto de agua o desnivel existente:
Centrales de Alta Presión
Centrales de Media Presión
Centrales de Baja Presión
Centrales de Agua Fluente: Llamadas también de agua corriente, o de agua fluyente. Se construyen en los lugares en que la energía hidráulica debe ser utilizada en el instante en que se dispone de ella, para accionar las turbinas hidráulicas.
No cuentan prácticamente con reserva de agua, oscilando el caudal suministrado según las estaciones del año. En la temporada de precipitaciones abundantes, de aguas altas, desarrollan su potencia máxima y dejan pasar el agua excedente. Durante la época seca, aguas bajas, la potencia disminuye en función del caudal, llegando a ser casi nulo en algunos ríos en la época del estío. Su construcción se realiza mediante presas sobre el cauce de los ríos, para mantener un desnivel constante en la corriente de agua.
Centrales de Agua Embalsada: Se alimenta del agua de grandes lagos o de pantanos artificiales, también llamados embalses, conseguidos mediante la construcción de presas.
El embalse es capaz de almacenar los caudales de los ríos afluentes, llegando a elevados porcentajes de captación de agua en ocasiones. Este agua es utilizada según la demanda, a través de conductos que la encauzan hacia las turbinas.
Centrales de Regulación: Se utilizan en situaciones de bajos caudales, ya que el almacenamiento es continuo, regulando de modo conveniente para la producción. Se adaptan bien para cubrir horas punta de consumo.
Centrales de Bombeo: Se denominan “de acumulación”. Acumulan caudal mediante bombeo, con lo que su actuación consiste en acumular energía potencial. Pueden ser de dos tipos, de turbina y bomba, o de turbina reversible. La alimentación del generador que realiza el bombeo desde aguas abajo, se puede realizar desde otra central hidráulica, térmica o nuclear.
No es una solución de alto rendimiento, pero se puede admitir como suficientemente rentable, ya que se compensan las pérdidas de agua o combustible.
Según la altura del salto de agua o desnivel existente:
Centrales de Alta Presión: Aquí se incluyen aquellas centrales en las que el salto hidráulico es superior a los 200 metros de altura. Los caudales desalojados son relativamente pequeños, 20 m³/s por máquina.
Situadas en zonas de alta montaña, el agua de los torrentes se aprovecha por medio de conducciones de gran longitud.
Centrales de Media Presión: Aquellas que poseen saltos hidráulicos de entre 200-20 m. aproximadamente. Utilizan caudales de 200 m³/s por turbina. En valles de media montaña, dependen de embalses.
Centrales de Baja Presión: Sus saltos hidráulicos son inferiores a 20 metros. Cada máquina se alimenta de un caudal que puede superar los 300 m³/s.
EN RESUMEN:
Para la generación de electricidad, se necesita una Central Hidroeléctrica, veamos como es el funcionamiento de una central hidroeléctrica clásica consta de tres partes:
Una central eléctrica
Una presa, para el control del paso de agua
Un depósito, para almacenar el agua.
El agua depositada detrás de la presa fluye a través de una entrada, haciendo presión contra las palas de una turbina, lo que hace que éstas se muevan. La turbina hace girar un generador para producir la electricidad. La cantidad de electricidad que se puede generar depende de hasta dónde llega el agua y de la cantidad de ésta que se mueve a través del sistema. La electricidad puede transportarse mediante cables eléctricos de gran longitud hasta casas, fábricas y negocios.
Una de las centrales hidroeléctricas de mayor tamaño del mundo se encuentra en los Tres Cañones sobre el río Yangtsé de China. El depósito de estas instalaciones empezó a llenarse en 2003 y terminó en el 2009, por lo que hasta esa fecha no pudo entrar en funcionamiento.
Otra forma de conseguir electricidad a través del agua, es conducir el agua de un arroyo con gran desnivel, por una tubería cerrada, en cuya base hay una turbina. El agua se recoge en una presa pequeña y la diferencia de altura proporciona la energía potencial necesaria.
Otra forma, consiste en hacer en el río una pequeña presa y desviar parte de ese caudal por un canal con menor inclinación que el río, de forma que aguas abajo, exista una cierta diferencia de nivel con el cauce del río y es entonces donde se hace caer el agua por una tubería con una turbina, devolviendo otra vez el agua a su cauce.
La energía hidroeléctrica es la que genera electricidad de forma más barata en la actualidad. Esto se debe a que, una vez que la presa se ha construido y se ha instalado el material técnico, la fuente de energía (agua en movimiento) es gratuita. Esta fuente de energía es limpia y se renueva cada año a través del deshielo y las precipitaciones.