Entre los distintos grupos de energía renovable, encontramos distintos recursos naturales que son aprovechados de distinta forma, no solo como materia prima sino gracias a sus condiciones de estado, movilidad y ubicación, para producir la tan necesaria energía eléctrica, la base de nuestras actividades sociales y económicas, y del movimiento monetario de un país. En esta ocasión nos centramos en la energía impulsada por el agua y os lo explicamos todo sobre la energía hidráulica.
¿Qué es la energía hidráulica?
La denominada energía hidráulica utiliza muchos conceptos que son derivados del estudio de la Física, ya que está principalmente basada en el aprovechamiento de las energías potencial y cinética presente en las distintas corrientes de agua, en los saltos de agua o inclusive en las diferencias entre mareas.
Su impacto ambiental es prácticamente nulo, por lo que se la considera como una “energía verde” además de que es una fuente inagotable de recursos, siendo así una energía renovable, siempre y cuando ésta no sea represada o alterada de su condición natural (para lo cual se construyen las grandes centrales hidroeléctricas)
En lo que respecta a España, representa aproximadamente el 15% de la energía producida en el país, necesaria para cubrir la demanda energética, y contando con diversas instalaciones distribuidas a lo largo de importantes cuencas hídricas.
¿Como se usa la energía hidráulica?
La energía hidráulica funciona la gravedad y el ciclo cerrado del agua. Para ello se requieren turbinas que generan la fuerza para poder generar energía a través del agua.
Existen diferentes tipos de turbinas que se usan en centrales hidroeléctricas y su uso depende de la medición del salto hidráulico (distancia vertical entre la presa superior y la turbina) en la planta y el caudal de agua que él quiere deslizarse contra la turbina. Los más comunes son Kaplan , Francis y Pelton .
La turbina Kaplan es similar a una hélice de un barco, con el rotor (es decir, la parte que gira en una turbina) que tiene de tres a seis palas, y puede proporcionar hasta más de 2000 kW de potencia. La turbina Kaplan se diferencia de otros tipos de turbinas hidroeléctricas porque su rendimiento se puede mejorar cambiando el paso de las palas, es decir, la distancia entre ellas.
La turbina Francis tiene un rotor con nueve o más paletas fijas . En este diseño de turbina en particular, que puede producir hasta 800 kW de potencia, las palas del impulsor dirigen el agua para que se mueva en un flujo axial hacia la turbina.
La turbina Pelton consiste en un conjunto de segmentos de forma especial que están montados en la parte exterior de un disco circular, por lo que se ve similar a una rueda de molinos de agua. Las turbinas Pelton se usan típicamente en sitios donde el salto neto es muy grande, en detrimento del flujo de agua que es más bajo que los otros dos tipos y puede tener una potencia nominal de casi 5000 kW.
La energía hidroeléctrica también se puede generar sin el uso de una presa, a través de un proceso conocido como producción de agua corriente. En este caso, el volumen y la velocidad del agua no aumentan con una presa. La ventaja de utilizar una cuenca de captación es que permite que las plantas hidroeléctricas controlen cuando se genera electricidad, ya que es capaz de controlar el tiempo y el flujo de agua que llega a las turbinas.
Por lo tanto, uno puede decidir generar energía cuando sea necesario, simplemente permitiendo que el agua fluya hacia el conducto forzado ; cuando la puerta está cerrada, la producción de electricidad es cero. Debido a que los sistemas de flujo de agua no detienen el flujo de agua, pero están sujetos a ella, tienen mucha menos capacidad para controlar la cantidad y el momento en que se genera la electricidad.
Sobre el sistema de bombeo
Un elemento fundamental de una central hidroeléctrica es la planta de bombeo, ya que permite el ascenso de agua desde el depósito inferior (es decir, después de ser pasado por las turbinas y que tiene producto de energía) a un depósito más alto durante los períodos no pico ; también lo son los arcos del día cuando la electricidad es relativamente barata y no hay mucha demanda.
Bombear agua cuesta arriba es lo que crea el potencial para generar energía hidroeléctrica más adelante; esto permite considerar los sistemas de bombeo relacionados con la energía hidroeléctrica, como las tecnologías de almacenamiento de energía. Inevitablemente, a través de las diversas fricciones se pierde un poco de energía, pero los rendimientos de las plantas en cuestión se encuentran entre los más altos para las tecnologías renovables y alcanzan hasta el 80% . Actualmente hay más de 90 GW de capacidad de bombeo en todo el mundo.
La necesidad de crear nuevos recursos de almacenamiento de energía, capturar y luego reconvertir energía para un uso posterior, se deriva de la obligación de nuestra comunidad de aumentar la penetración de fuentes de energía renovables intermitentes (por ejemplo, eólica y solar) a interno del sistema internacional de distribución de electricidad. Una planificación cuidadosa y cuidadosa de nuevos proyectos hidroeléctricos podría dar el impulso decisivo para el establecimiento de una red eléctrica principalmente abastecida por fuentes limpias .
Ventajas y desventajas de la energía hidráulica
La energía hidráulica presenta una serie de ventajas que la convierten en una de las energías más recomendables
Ventajas de la energía renovable
- Se trata de una energía renovable, que se basa en el aprovechamiento de la fuerza del agua. A diferencia de otros tipos de combustibles, como los combustibles fósiles, la materia prima necesaria (corrientes o saltos de agua, naturales o artificiales) nunca se agota por lo que su ciclo es continuo.
- Por otro lado, es una energía limpia. No emite ningún tipo de gases y por tanto no ahonda en problemas como la contaminación, el efecto invernadero o el calentamiento global. Tan solo en alguna ocasión se ha reportado una disminución en la calidad del agua.
- Es una energía barata, que no necesita de continuos procedimientos de extracción o tratamiento de residuos.
- Permite el almacenamiento de agua para producir energía en momentos de necesidad o para abastecer de agua zonas de regadíos.
- La construcción de las presas adyacentes a las plantas favorece la contención del agua evitando inundaciones repentinas y regulando el flujo de agua de manera fluida y regular.
- Las unidades de control se pueden activar o desactivar rápidamente en unos pocos minutos, con la apertura y cierre de las cerraduras hidráulicas. El sistema también le permite cubrir cualquier pico en la demanda de energía de las áreas circundantes sin problemas . Una posibilidad que en cambio no es factible con centrales termoeléctricas o nucleares que necesitan más tiempo para activarse y no pueden apagarse sin largos tiempos de reactivación (permaneciendo así en una tipología de uso sin interrupción alguna).
Desventajas de la energía hidráulica
Por otro lado, también tiene algunos aspectos negativos o mejorables.
- Si bien se puede decir que es una energía barata una vez la instalación echa a andar, también es cierto que se requiere de una inversión inicial muy elevada, reflejada en la construcción de pantanos, presas o turbinas.
- Como hemos reflejado anteriormente, en algún caso se ha reportado descenso en la calidad del agua. Las presas de las centrales hidroeléctricas también pueden afectar en mayor o menor medida al ecosistema de la zona, por ejemplo pueden impedir a los salmones remontar el río en época de desovar. De este modo no se pueden construir en cualquier lado.
- La construcción de presas y canales para aprovechar la energía hidráulica también puede provocar erosión y modificar el cauce de los ríos.
- Por su potencial peligrosidad, las centrales hidroeléctricas no deben situarse cerca de poblaciones ya que puede existir riesgo de inundación en caso de que la presa se desborde a causa de las excesivas precipitaciones o de la poca previsión. Esto también provoca que haya que tender costosos cableados para llegar la electricidad desde las centrales hasta las poblaciones.
- Por otro lado, es evidente que las centrales hidroeléctricas deben esar ubicadas en zonas con climas propicios, por ejemplo no sería lógico poner una central hidroeléctrica en lugares propensos a sufrir sequías.
Todos estos factores (ventajas y desventajas) deben considerarse firmemente antes de la construcción de una central hidroeléctrica, evaluándolas con extremo cuidado, para evitar desastres y garantizar la estanqueidad de las presas. La misma construcción de la presa, hoy en día, es sin embargo una garantía de máxima seguridad.
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