Una central hidroeléctrica es un conjunto de obras de ingeniería hidráulica junto con una serie de máquinas adecuadas. El objetivo de una central hidroeléctrica es la obtención de electricidad a partir de la energía potencial de masas de agua en movimiento.
Este tipo de centrales eléctricas aprovechan la energía potencial del agua para generar energía eléctrica.
La energía producida por las plantas hidroeléctricas se debe clasificar en todos los aspectos como energía renovable. Gracias al ciclo del agua, este recurso puede reutilizarse sin fin con el mismo propósito sin someterse a un proceso de purificación. El concepto de renovabilidad está subordinado a la constancia del volumen anual de las entradas totales.
Las plantas hidroeléctricas tienen la particularidad de ser activadas y desactivadas en pocos minutos con la apertura inmediata de las válvulas hidráulicas de compuerta. Esta característica brinda la posibilidad de cubrir fácilmente los picos repentinos de demanda de energía eléctrica que puedan ocurrir.
¿Cómo funciona una central hidroeléctrica?
Una central hidroeléctrica moderna se compone de: un embalse, una presa, compuertas, turbinas y generadores.
El depósito almacena el "combustible" y permite a los operadores controlar la cantidad de agua que se alimenta a las turbinas. También sirve como depósito de sedimentación: la mayor parte de la suciedad y los desechos en el agua se depositan en el fondo y lejos del área de succión.
Entrada de agua
El agua que proviene de la cuenca se transporta a las turbinas a través de una entrada (presa de compuerta) y un conducto forzado. Un sistema de filtro de entrada limpia aún más el agua para garantizar que esté relativamente libre de sólidos en suspensión, lo que podría dañar las palas de la turbina.
Los sistemas hidráulicos trabajan juntos para abrir y cerrar las válvulas de compuerta que permiten que el caudal de agua fluya aguas abajo de la cuenca. Estos sistemas son: el regulador, los frenos, los controles de la compuerta, etc.
Accionamiento de la turbina hidráulica
La rueda de agua del pasado se ha convertido en una turbina moderna. A diferencia de la forma y la configuración de la pala, los tres tipos principales de turbinas son Francis, Kaplan y Pelton, que llevan el nombre de sus inventores.
Independientemente del tipo de diseño, la turbina transforma la energía cinética del movimiento o caída de agua en energía mecánica.
Generador eléctrico
La turbina está conectada a través del eje al rotor de un generador eléctrico que convierte la energía mecánica en electricidad.
Para una máxima eficiencia, las turbinas están hechas a medida para cada planta hidroeléctrica.
¿Cuáles son los tipos de centrales hidroeléctricas?
Centrales hidroeléctricas se pueden dividir en tres grandes grupos dependiendo de la altura de la caída. Cada tipo utiliza un diseño de turbina hidráulica determinado para maximizar su rendimiento.
Instalaciones de baja presión de tensión. La caída de agua en estas centrales hidroeléctricas es inferior a 25 m.
Instalaciones de media tensión. La caída de agua en estas centrales hidroeléctricas es de entre 25 y 100 m. Es el tipo de energía hidroeléctrica es el más común.
Instalaciones de alta tensión. La caída de agua en estas centrales hidroeléctricas es superior a 100 m.
¿Qué son las centrales de bombeo?
Las plantas de almacenamiento por bombeo son plantas de energía que llenan su propia cuenca de almacenamiento con agua cuando se produce electricidad en exceso del consumo.
La planta de energía luego compra electricidad a un precio inferior a su precio promedio, momento en el cual cambia su configuración y bombea agua a sus tanques de almacenamiento. Cuando el consumo excede el suministro de electricidad, la central eléctrica vende la electricidad que produce de sus tanques de almacenamiento a los consumidores a un precio que es más caro que su precio promedio.
Las centrales de bombeo utilizan dos embalses situados a distintas alturas. Cuando hay demanda, la central genera electricidad como una planta convencional. El agua cae del embalse superior, acciona las turbinas y se almacena en el embalse inferior.
Cuando la demanda es baja, se bombea de nuevo el agua del embalse inferior, a pié de presa, al embalse superior.
Características de una central hidroeléctrica
Las características principales que determinan la capacidad de producción de una central hidroeléctrica son:
La potencia que depende de la diferencia de nivel entre el nivel medio del embalse y el nivel de las aguas a pie de presa.
El caudal de agua máximo que la central es capaz de pasar por las turbinas.
Las características de las turbinas y los generadores eléctricos.
La energía que la central es capaz de garantizar en un tiempo determinado (generalmente, un año).
Las turbinas que se utilizan para transformar la energía mecánica en electricidad son cuatro:
Turbina Pelton
Turbina Kaplan
Turbina Turgo
Turbina Francis
Ventajas de las centrales hidroeléctricas
Los beneficios de la generación eléctrica mediante plantas hidroeléctricas en comparación con otras alternativas son:
Coste económico bajo
La principal ventaja de la energía hidroeléctrica es la eliminación del coste de combustible. El coste de funcionamiento de una central hidroeléctrica es casi inmune a los aumentos en los costos de combustibles fósiles.
El combustible no es necesario y no necesita ser importado.
El costo de mano de obra en general es bajo, ya que las plantas están automatizadas y tienen poco personal durante la operación.
Una central hidroeléctrica puede establecerse con costes relativamente bajos de construcción, proporcionando una útil fuente de ingresos para compensar los costes de operación de base.
Ventajas medioambientales
Esta forma de generar energía no emite gases de invernadero.
Al ser una energía renovable no no consume combustibles fósiles. Por lo tanto, no emite gases de efecto invernadero con el dióxido de carbono, entre otros.
Otros tipos de actividades: Actividades recreativas, deportes y turismo
Los embalses situados en la central, en ocasiones ofrecen facilidades para los deportes acuáticos, convirtiéndose en atractivos turísticos en sí mismos.
En algunos países la cría de peces en bases es común.
De los usos múltiples de las presas para el riego instalado, puede apoyar el establecimiento de cultivo relativamente constante con el alcance del agua.
Inconvenientes de las centrales hidroeléctricas
Mantenimiento
Un problema relacionado con las centrales hidroeléctricas es la acumulación de sedimentos en el embalse superior. Este problema aparece inevitablemente a lo largo del tiempo.
Para evitar esto, los sedimentos acumulados deben ser dragados periódicamente.
Inconvenientes medioambientales
La presencia de una presa implica ciertas complicaciones a nivel del medioambiente:
Las presas bloquean el transporte de sólidos de los ríos (arena y grava).
El agua que sale de la central está libre de sedimentos, lo que altera el equilibrio entre el suministro sólido y la actividad erosiva en las aguas aguas abajo. Debido a la contribución reducida o nula sólida, existe el fenómeno de la erosión costera.
Modificación de paisaje.
Destrucción de hábitats naturales.
Muchos de estos problemas ambientales no ocurren en los sistemas "MINI-HYDRO", que en la mayoría de los casos no requieren la construcción de presas.
