La Energía Hidroeléctrica

El principio de la generación de energía hidroeléctrica es simple: el agua que fluye por pendientes pronunciadas o de las presas se canaliza a través de tuberías y transfiere su energía cinética al girar turbinas que los generadores de accionamiento eléctrico. Gradientes de asegurar altas velocidades de flujo, y la tubería es necesario para mantener la carga de presión. Parte de la energía se pierde debido a la fricción y el flujo turbulento en las tuberías, en rotación de la turbina, y en la conversión de energía mecánica en energía eléctrica en el generador. Sin embargo, estas pérdidas no son grandes, de hecho modernas turbinas hidroeléctricas tienen eficiencias superiores al 90%, por lo que la mayor parte de la energía potencial del agua almacenada en un depósito puede ser convertida en electricidad.

La potencia desarrollada depende del producto de la tasa de descarga de agua : caudal (Q, en m3 s-1) y la caída vertical del agua que fluye hacia la central hidroeléctrica, H, en metros, de la siguiente manera:

N = K*g*ρ*Q*H.......(1)

donde N es la potencia de salida en W (J = s-1), g es la aceleración debida a la gravedad (9,8 ms-2), ρ es la densidad del agua (103 kg m-3) y K es la eficiencia global de el sistema de generación.

Claramente, las instalaciones que tienen alturas mayores requieren menores caudales. Por lo tanto los países montañosos, como Noruega, Suiza y Nueva Zelanda, puede depender en gran medida de la energía hidroeléctrica, a menudo con pequeños caudales de agua, porque sus alturas son superiores a 1000 m están a menudo disponibles. Hoy en día casi toda la electricidad de Noruega se produce por medio hidroeléctricas (40% de su energía total).

Asimismo, en el que el flujo a través de estrechos valles y quebradas, es posible construir más represas (para obtener mayor caudal). La presa de las Tres Gargantas sobre el río Yangtse en China consiste en una presa de 185 m de altura. Con un caudal medio de 1,3 × 104 m3 s-1, tiene una capacidad de generación de 18,2 GW, y será el proyecto hidroeléctrico más grande en el planeta.

Todos generación de electricidad que explota fluidos en movimiento requiere una turbina para hacer girar el generador. Las turbinas impulsadas por corrientes de agua tienen diseños diferentes de los utilizados ya sea con vapor a presión o viento. La turbina Pelton (Figura 1a) es esencialmente el mismo que una rueda de agua, excepto que se sumerge en el flujo de agua. La fuerza del agua en la taza-como cubetas hace girar un eje horizontal conectado al generador. Turbinas se asemejan a las hélices de embarcaciones (Figura 1b) se colocan en el flujo de agua corriente y girar debido a la forma aerodinámica de los álabes. Otro diseño básico (Figura 1c) implica el flujo de agua que entra en la turbina radialmente desde una sección en espiral de la tubería de suministro, y cualquiera de los ejes horizontal o vertical puede conducir el generador.

Además de los proyectos hidroeléctricos diseñado para el suministro continuo, también hay proyectos de regulación, donde detener e iniciar la generación de energía puede ser muy rápida; implica simplemente cerrar y abrir las entradas de agua para hacer frente a las demandas de energía fluctuantes. En tales casos también hay centrales de bombeo donde se bombea esquemas de almacenamiento se han desarrollado en la misma agua se recicla entre dos embalses a diferentes elevaciones topográficas. 

Los diferentes niveles se muestran en los embalses; cuando la demanda de energía es baja, el depósito superior se llena bombeando desde el inferior. En tiempos de flujo de demanda pico desde el depósito superior genera energía y llena el inferior.

El futuro de la energía hidroeléctrica

Generadores hidroeléctricas no producen emisiones - excepto indirectamente durante su construcción - y el agua que se utiliza es renovable. Generación puede ser iniciado y detenido de forma casi instantánea, simplemente mediante la apertura o cierre de las entradas a las turbinas. La tecnología de generación está bien establecido. Otros aspectos positivos de los planes hidroeléctricos son la regulación del río, y el suministro de agua de riego y potable, la pesca y las instalaciones recreativas.

Estas ventajas tienen que ser atenuada por varios inconvenientes. Topografía y precipitación determinar los sitios adecuados, de modo que el potencial es muy variable de un país a otro. Al igual que con todos los proyectos de presas, grandes masas de agua destruyen el medio ambiente natural, pueden desplazar a la gente, provocar inestabilidad sísmica y pendiente, y puede animar a las enfermedades transmitidas por el agua. La central Tres Gargantas de China desplazó a más de 1 millón de personas, afecto a una zona de atractivo paisajístico excepcional y puede provocar deslizamientos en las laderas empinadas que flanquean el depósito. El proyecto hidroeléctrico Koyna en el centro oeste de la India se asoció con un enjambre de sismos menores, una vez que el depósito estaba lleno. Grandes embalses hidroeléctricos en África, como Kariba y Asuán, son paraísos para los caracoles y los parásitos bilharzia que llevan, y aumentar la incidencia de portadores de enfermedades mosquitos.

Inevitablemente, los embalses llenan de sedimentos transportados en suspensión por los ríos que abastecen el agua. Esto tiene dos consecuencias: la capacidad de almacenamiento y por lo tanto disminuye la generación de potenciales y planicies de inundación río abajo dejan de ser repuesto por aluviones fértiles depositados por los ríos. Ambos han afectado a la enorme Asuán proyecto hidroeléctrico que aprovecha el Nilo en el sur de Egipto, el lago Nasser siendo rápidamente llenó de sedimentos y las inundaciones del Nilo y en el delta llano mueran de hambre de la deposición de sedimentos debido a las inundaciones anuales del Nilo son controlados por la presa de Asuán.

Las grandes plantas hidroeléctricas se encuentran entre las empresas de construcción más grandes llevadas a cabo. Ellos son enormemente caros, y colocar cargas insoportables de deuda en los países pobres, que tienen pocas probabilidades de ser relevado por la generación de ingresos. Su construcción es un proceso largo, 17 años en el caso del proyecto de las Tres Gargantas, y, una vez iniciada, la construcción es difícil de detener, ya que eso significaría abandonar la alta inversión inicial y los contratos de construcción.

En general, cuanto mayor sea la presa, la más grande es la inversión, el más grave es el trastorno social y ambiental, el más largo es el tiempo de entrega, y cuanto mayor es el peligro de que las circunstancias cambiarán antes de que el proyecto está terminado y que sea redundante. A pesar de estos aspectos negativos, el agua que fluye, libre de costo sigue dando hidroeléctricas un alto perfil. Así que, ¿cuáles son las perspectivas globales de la explotación de esta energía libre, y, dada su larga historia, ha seguido el ritmo de la energía hidroeléctrica con el uso creciente de energía?

Varios factores ayudan a explicar el lento crecimiento de la generación de energía hidroeléctrica en relación con la demanda. Uno de ellos es el alto costo de capital de las centrales hidroeléctricas de gran escala, combinadas con largos períodos de construcción. Otra es que adecuados, a gran posibles sitios menudo están lejos de los consumidores, añadiendo al coste de distribución. También ha ido aumentando la resistencia, tanto de los grupos ecologistas con el impacto de las represas y el desarrollo de los gobiernos del mundo a causa de la carga de pago de la deuda de los préstamos extranjeros. Fuera de América del Norte y Europa, potencial de energía hidroeléctrica sigue siendo insuficientemente explotada .