Energía Hidroeléctrica

Centrales hidroeléctricas

Hay tres tipos de centrales hidroeléctricas.

Central de embalse

Con diferencia, el tipo más común de central es una instalación de embalse, en la que se utiliza una presa para controlar el flujo de agua cuesta abajo. El objetivo es elevar el nivel del agua detrás de la presa, creando la mayor altura de elevación posible (¡esto se explicará con más detalle más adelante!).

Cuando se necesita más energía, se libera agua de la presa. El agua fluye hacia abajo por la fuerza de la gravedad, pasando por los álabes de la turbina, que accionan un generador.

Instalación de desvío

Este tipo de central hidroeléctrica no utiliza una presa. En su lugar, se utiliza una serie de canales para canalizar el agua hacia las turbinas donde se genera la electricidad.

Central de almacenamiento por bombeo

Este tipo de central hidroeléctrica recoge energía de otras formas de energía renovable y la almacena bombeando agua cuesta arriba a un embalse. Cuando la demanda de electricidad es alta, el agua del embalse superior se libera y fluye hacia el embalse inferior, pasando por una turbina.

Diagrama de una central hidroeléctrica

La mayoría de las centrales hidroeléctricas y sus presas tienen un aspecto relativamente similar. El terreno sobre el que se construyen y las fuerzas que tienen que soportar, como el volumen y la presión del agua o factores ambientales como los terremotos, suelen modificar sus características.

Generación de energía hidroeléctrica

Sea cual sea el tipo de central, la energía hidroeléctrica se genera mediante el agua que desciende por unas tuberías denominadas tuberías forzadas. El agua que cae hace girar las turbinas, que accionan generadores que convierten la energía mecánica de las turbinas en electricidad.

Los transformadores convierten la tensión alterna adecuada para los generadores en una tensión más alta adecuada para la transmisión a larga distancia.

Cabezas

La diferencia entre las elevaciones alta y baja se conoce como altura de elevación, medida en metros.

La potencia que puede generar un volumen de agua es proporcional a su altura de trabajo. Cuanto mayor sea la altura, mayor será la presión del agua en la turbina y, por tanto, mayor será la potencia que pueda generar.

En las centrales hidroeléctricas son preferibles los saltos más altos porque generan más energía. Además, la mayor presión significa que se puede forzar un mayor caudal a través de turbinas pequeñas, que son más baratas.

Nuevos desarrollos de turbinas

Las ruedas giratorias y el agua que cae se han utilizado durante mucho tiempo para generar energía. Los nuevos tipos de ruedas y sus sistemas pueden mejorar su capacidad para aprovechar la energía cinética (es decir, en movimiento) del agua.

Turbinas helicoidales

Estas turbinas se instalan horizontalmente, lo que permite su uso en emplazamientos poco profundos. La turbina gira siempre en el mismo sentido, independientemente del flujo del agua. Por tanto, las turbinas helicoidales son valiosas en corrientes de marea reversibles.

Las tres palas hidroala periféricas proporcionan mucho espacio libre, lo que permite el paso seguro de los peces a través de la turbina.

Turbinas de baja altura

Las turbinas de baja altura pueden utilizarse como parte de sistemas hidroeléctricos a pequeña escala. Las cabezas pequeñas tienen un impacto medioambiental mínimo.

Ventajas de la energía hidroeléctrica

En general, la energía hidroeléctrica tiene muchas ventajas sobre los combustibles fósiles.

• Renovable: la energía hidroeléctrica utiliza la energía del agua corriente para producir electricidad, sin afectar a su volumen.
• Fiabilidad: a diferencia de otras formas de energía renovable, como la eólica y la solar, la disponibilidad de la hidroelectricidad no fluctúa.
  • La energía hidroeléctrica puede entrar en el sistema eléctrico más rápidamente que cualquier otro tipo de energía, por lo que puede restablecer rápidamente el suministro tras un apagón.
• Respetuosa con el medio ambiente: la producción de energía hidroeléctrica no emite gases de efecto invernadero ni contaminación.
• Rentable: una vez construidas, las centrales tienen pocos costes de mantenimiento. Su vida útil puede ser de hasta un siglo.
• Fomenta el desarrollo: la energía de origen hidroeléctrico fomenta las infraestructuras, desarrolla la economía y aumenta el acceso a la sanidad y la educación.

Desventajas de la energía hidroeléctrica

Ecológico

• La creación de presas inunda las orillas de los ríos, destruyendo los hábitats de los humedales. Las plantas y las aves acuáticas suelen verse afectadas.

• Las presas suelen obstruir a los peces que intentan nadar río arriba.

• Además, el funcionamiento de la central puede aumentar la temperatura del agua del embalse. Las plantas y animales cercanos tienen que adaptarse o emigrar.

Costes de construcción

• La energía hidroeléctrica tiene el coste de construcción más elevado de todos los tipos de energía renovable: 5312 $ por kilovatio de electricidad generada. La construcción de centrales puede llevar entre dos y cuatro años.

• La construcción de las propias presas provoca inundaciones, que desplazan a la población local y destruyen tierras de cultivo.

Sedimentación

Normalmente, el río arrastra el cieno, pero la presa obstruye su paso. A medida que el limo se acumula en el fondo del embalse, la cantidad de agua embalsada se reduce lentamente. Una disminución del agua provoca una disminución de la energía que fluye por las turbinas. Algunas centrales sólo proporcionan electricidad durante 20 ó 30 años debido a la acumulación de limo.

Emisiones de gases de efecto invernadero

A pesar de la creencia de que la hidroelectricidad es una fuente de energía libre de carbono, las investigaciones han demostrado que los embalses emiten gases de efecto invernadero. Esto puede ocurrir de varias maneras.

Inundación

Cuando se inundan nuevas tierras tras construir una presa, el carbono del suelo inundado puede transformarse en gases de efecto invernadero.

Acumulación de agua

Al acumularse agua en el embalse, las bacterias acuáticas pueden transformar el carbono en gases de efecto invernadero.

Desgasificación

Si el agua permanece en un depósito durante mucho tiempo, la superficie se calienta, pero el fondo permanece frío. Este gradiente de temperatura crea una termoclina, que actúa como barrera física para pequeñas moléculas como el dióxido de carbono y el metano.

Por debajo de la termoclina, el medio puede ser anóxico. El carbono se transforma en metano, en lugar de dióxido de carbono. Si esto ocurre, podría liberarse metano aguas abajo a través de las turbinas, lo que se conoce como desgasificación.

Espero que esto te haya aclarado la energía hidroeléctrica. Recuerda que la energía hidroeléctrica se genera mediante la conversión de la energía potencial del agua que fluye rápidamente. A pesar de sus inconvenientes, la hidroelectricidad es la fuente renovable de electricidad más común en todo el mundo.

^{1. Alain Kilajian, Emisiones de carbono de los embalses hidroeléctricos: hechos y mitos, 2021}

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