Central hidroeléctrica pdf
La energía hidroeléctrica se genera convirtiendo la energía cinética del agua en energía eléctrica. Para aprovechar esta energía se construyen enormes infraestructuras hidroeléctricas que permiten extraer la máxima potencia de este recurso renovable, local y libre de emisiones. Más información.
Para ello, se fuerza un flujo de agua a través de un circuito hidráulico que une dos puntos a distinta altura llamado calado, en el que el agua gana velocidad al transformarse parcialmente la energía potencial en energía cinética. La turbina transforma esta energía cinética en energía mecánica, que el generador transforma en electricidad.
El rendimiento global del proceso es muy alto -entre el 90 y el 95%-, ya que se capta casi toda la energía potencial del agua. Las pérdidas de energía se deben a la baja presión en el circuito hidráulico, a la fricción en la rotación de la central hidroeléctrica y a las pérdidas en los equipos eléctricos.
El proceso inverso se utiliza en las centrales hidroeléctricas de acumulación por bombeo, que pueden hacer que las centrales sean reversibles: Éstas convierten la energía eléctrica en energía potencial bombeando agua a un depósito o tanque situado aguas arriba.
Presa
Una masa de agua que se desplaza por una diferencia de altura contiene energía que puede aprovecharse mediante alguna noria o turbina. El agua en movimiento acciona la noria y esta rotación acciona directamente la maquinaria (por ejemplo, molino, bomba, martillo, trilladora, …) o se acopla a un generador que produce energía eléctrica.
La energía hidráulica es probablemente la primera forma de producción automatizada de energía que no es de origen humano o animal. El movimiento de una piedra para moler se convirtió en el accionamiento de un generador eléctrico. Su disponibilidad continua no requiere ningún tipo de almacenamiento de energía (a diferencia de la energía eólica o solar). Se trata principalmente de un equipo mecánico. Por eso es relativamente fácil de entender y de reparar y mantener. En unidades más pequeñas, su impacto medioambiental es despreciable (véase: evaluación del impacto medioambiental y pros y contras de la microcentral hidroeléctrica).
Estas condiciones específicas limitan la generalización y estandarización de “cómo instalar centrales hidroeléctricas”. La elección de la ubicación adecuada y la planificación requieren algunos conocimientos específicos. Conociendo el caudal de agua y la diferencia de altura se puede estimar la potencia potencial.
Energía hidroeléctrica de pasada
Una central hidroeléctrica es un tipo especial de central que utiliza la energía del agua que cae o fluye para generar electricidad. Para ello, dirigen el agua sobre una serie de turbinas que convierten la energía potencial y cinética del agua en el movimiento de rotación de la turbina. La turbina se conecta entonces a un generador y el movimiento se utiliza para generar electricidad. La energía hidroeléctrica proporciona al mundo alrededor del 16% de la generación total de energía eléctrica[1] Algunos de los mayores productores son China, Canadá y Brasil[2] Véase la generación mundial de electricidad para obtener información específica sobre cuánta electricidad se genera mediante energía hidroeléctrica en los distintos países.
Existen instalaciones hidroeléctricas convencionales y no convencionales. Las instalaciones hidroeléctricas convencionales -el tipo más común- se basan en una diferencia de altura creada por presas artificiales y obstrucciones. Dos tipos de sistemas que se consideran convencionales son las presas hidroeléctricas y las presas mareomotrices. Las técnicas de generación no convencionales suelen basarse en la descarga hidroeléctrica o en una pequeña diferencia de altura. Algunos ejemplos de instalaciones hidroeléctricas no convencionales son las hidroeléctricas de baja altura, los sistemas a filo de agua, las hidroeléctricas a filo de agua y las mareomotrices cinéticas.
Hidroelectricidad
El embalse es el tipo más común de central hidroeléctrica. Una instalación de embalse, normalmente un gran sistema hidroeléctrico, utiliza una presa para almacenar el agua del río en un embalse. El agua liberada del embalse fluye a través de una turbina, haciéndola girar, que a su vez activa un generador para producir electricidad. La generación puede utilizarse de forma bastante flexible para satisfacer tanto la carga de base como los picos de demanda. El agua también puede liberarse para satisfacer las necesidades cambiantes de electricidad o para mantener constante el nivel del embalse. La disposición de una central hidroeléctrica de embalse típica se muestra a continuación en la primera figura. Una de las presas de embalse más famosas del mundo, la presa Hoover, se muestra en la segunda figura (aunque cabe señalar que, a escala mundial, la presa Hoover es más famosa que grande).
Una instalación de desvío, a veces llamada de pasada, canaliza una parte de un río a través de un canal o tubería forzada. Puede no requerir el uso de una presa, pero también tiene una flexibilidad limitada para seguir las variaciones máximas de la demanda de energía. Por lo tanto, será útil principalmente para la capacidad de carga de base. Este escenario provoca inundaciones limitadas y cambios en el caudal de los ríos. En Estados Unidos, muchas de las presas del noroeste del Pacífico (en los ríos Columbia y Snake) son presas de derivación o de pasada, con un embalse de almacenamiento limitado o inexistente detrás de la presa. La figura siguiente muestra una instalación hidroeléctrica de derivación. Compárela con la imagen de la presa de Hoover, la instalación de embalse mostrada más arriba.