Cómo funcionan las centrales hidroeléctricas y tipos de centrales hidroeléctricas

Las perspectivas energéticas no se ven brillantes con las fuentes de energía de origen fósil, como el carbón, el petróleo y el gas natural. Esta perspectiva sombría, junto con la población mundial en constante expansión y la rápida industrialización de las economías del tercer mundo, deja a los humanos en grave peligro de falta de energía en el futuro. Si los acontecimientos actuales continúan sin cesar, no habrá suficiente energía para satisfacer las necesidades diarias de la humanidad. Los gobiernos han actuado con rapidez para neutralizar esta amenaza proponiendo soluciones de amplio alcance que incluyen la asignación de más recursos a la exploración de más petróleo, la expansión de la energía nuclear, la mejora de la investigación en tecnologías de ahorro de energía y una inversión sin precedentes en energías renovables. Este último se puede dividir en diferentes áreas, que engloban la energía eólica, la energía solar y la energía hidroeléctrica. De los tres, la energía hidroeléctrica presenta la mejor posibilidad de adopción generalizada. Esto es evidente por las numerosas plantas de producción de energía hidroeléctrica en funcionamiento.

La energía hidroeléctrica es energía generada al aprovechar la fuerza natural del agua (energía cinética). La energía se aprovecha mediante sistemas hidroeléctricos y se convierte en electricidad mediante una turbina y un generador. La energía hidroeléctrica se clasifica como una fuente de energía renovable porque el sol repone constantemente el suministro de agua. Esto significa que es un recurso interminable. También es ecológico porque no emite gases de efecto invernadero a la atmósfera que contribuyen enormemente a la contaminación y al calentamiento global. China cuenta con el mayor productor de energía hidroeléctrica en la actualidad, seguida de Canadá, Brasil y los Estados Unidos. Debido a su abundancia, se prevé que la energía hidroeléctrica será el recurso energético dominante en el mundo durante muchos años.

¿Cómo funcionan las centrales hidroeléctricas?

Para producir hidroelectricidad, tres cosas deben estar presentes; agua en movimiento, una turbina y un generador. Las centrales hidroeléctricas están diseñadas para aprovechar la energía cinética del agua en movimiento. Idealmente, son fábricas que convierten la energía del agua que cae en el flujo de electrones, comúnmente conocido como electricidad. En la mayoría de los escenarios, se construye una presa a través de un río para elevar el nivel del agua y ofrecer la caída necesaria para desarrollar una fuerza impulsora. El agua que cae se canaliza luego a una rueda de turbina en un nivel inferior. El agua que fluye hace girar una rueda de turbina que está conectada a un generador. El generador tiene un rotor, que es girado por la turbina. El giro del rotor del generador produce electricidad.

El funcionamiento de un generador está vinculado a los principios revelados por Faraday. Su descubrimiento afirma que cuando un imán pasa por un conductor, hace que fluyan los electrones. En un generador hidroeléctrico a gran escala, los electroimanes se crean mediante la circulación de corriente continua a través de bucles de alambre que se envuelven alrededor de montones de laminaciones de acero magnéticas conocidas como polos de campo. Los polos de campo están montados en el perímetro del rotor. El rotor está conectado al eje de la turbina y gira a una velocidad establecida. Cuando el rotor gira, activa los electroimanes (polos de campo) para ir más allá de los conductores montados en el estator, lo que hace que fluyan electrones (electricidad) y se produzca un voltaje en las terminales de salida del generador.

Luego, la electricidad producida se incrementa en voltaje a través de los transformadores de la central hidroeléctrica y se envía a través de las líneas de transmisión. El agua utilizada, habiendo cumplido con su propósito previsto, se canaliza desde la estación de generación de energía hacia la corriente principal del río para continuar el ciclo de generación de energía.

Tipos de centrales hidroeléctricas

Hoy en día existen numerosas centrales hidroeléctricas. Su clasificación se basa en el volumen neto y el flujo de agua. Las clasificaciones también dependen de la disponibilidad de área para instalar la planta de energía y la cantidad de capital inyectado en el proyecto. Sin embargo, los tres tipos principales de plantas hidroeléctricas incluyen instalación de embalse, desviación de río y planta hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo. Veámoslos de manera integral:

  1. Facilidad de incautación

Este es el tipo más popular de central hidroeléctrica. Una instalación de embalse es, esencialmente, un gran sistema de energía hidroeléctrica que utiliza una presa para almacenar grandes cantidades de agua de río en un embalse. El montón de agua que sale del depósito se canaliza a través de una turbina que hace que gire. La turbina giratoria activa un generador para generar electricidad. El agua puede liberarse por dos razones principales; para satisfacer las distintas necesidades de electricidad o para garantizar que el depósito mantenga un nivel de agua constante.

  1. Desvío de río

Este tipo de central hidroeléctrica a veces se conoce como de pasada. El término de pasada de río nos viene a la mente con imágenes de pequeñas turbinas que giran en un río para producir electricidad de bajo impacto. Sin embargo, el término «desvío de ríos» tiende a definir estos proyectos con mayor precisión. El desvío implica la producción de electricidad mediante el desvío de una gran parte (aproximadamente el 90%) de cualquier flujo de río hacia una tubería o túnel para encender las turbinas antes de canalizar el agua de regreso a la corriente principal del río. En este modelo, las turbinas no se instalan en el propio río.

Los proyectos de desvío de ríos difieren en magnitud. Sin embargo, cada proyecto requiere una infraestructura sustancial como:

  • Una presa para desarrollar un embalse de pequeño tamaño llamado estanque de cabecera
  • Un túnel o tubería, denominado compuerta, construido con varios kilómetros de longitud para sacar agua desde el cabezal hasta las turbinas.
  • Una casa de máquinas fortificada para el almacenamiento de generadores.
  • Un afluente de desagüe a través del cual el agua usada sale de la central eléctrica.
  • Vías de acceso bien construidas a la central eléctrica y a la cabeza
  • Líneas de transmisión que se originan desde la casa de máquinas hasta la línea de transmisión BC Hydro adyacente
  • En pocas ocasiones, una subestación eléctrica

Las centrales hidroeléctricas de desvío de ríos tienen menos impacto en el medio ambiente en comparación con los proyectos hidroeléctricos tradicionales que demandan enormes presas y embalses. Sin embargo, una gran cantidad de proyectos de desviación de ríos puede tener un gran impacto en el medio ambiente.

  1. Energía hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo

Este tipo de central hidroeléctrica funciona de manera muy similar a una batería. Almacena la electricidad producida por otras fuentes de energía como la eólica, solar y nuclear para ser utilizada más tarde. Esta tecnología funciona bombeando agua a un depósito de nivel superior desde un depósito de nivel inferior. El bombeo de agua a un embalse de gran altura ocurre cuando la demanda de electricidad está en su nivel más bajo. Cuando la demanda de electricidad se dispara, se permite que el agua fluya de regreso al depósito inferior para hacer girar una turbina y producir electricidad.

Energía hidroeléctrica costa afuera

Este es un tipo de sistema hidroeléctrico menos explorado que utiliza la energía de las olas o corrientes de marea para producir electricidad. Tiene la gran ventaja de que no se dedica ningún terreno a su instalación.

Las plantas de energía hidroeléctrica también se clasifican en términos de tamaño, que incluyen:

Esta es la central hidroeléctrica más pequeña y tiene la capacidad de producir alrededor de 100 kilovatios de energía. Es capaz de suministrar suficiente electricidad para una aldea, casa, granja o rancho.

Estos son proyectos de energía hidroeléctrica que tienen la capacidad de generar como máximo 10 megavatios de potencia.

Se trata de proyectos hidroeléctricos que tienen la capacidad de producir al menos 30 megavatios de energía.

La energía hidroeléctrica es el método más eficiente y conveniente de generación de electricidad. Las turbinas hidráulicas contemporáneas son tan innovadoras que pueden convertir más del 90% de la energía disponible en electricidad. Esto es mucho mejor en comparación con la mejor instalación de combustibles fósiles, que solo tiene un 50% de eficiencia. La energía hidroeléctrica juega un papel fundamental en la combinación de electricidad de hoy en día, atribuyendo más del 16% de la generación de electricidad en todo el mundo. Aunque otras fuentes de energía renovables como la solar, la eólica y la geotérmica están acumulando vapor rápidamente, se espera que la energía hidroeléctrica impulse la mayoría de las economías mundiales durante muchos años.

Referencias: energyinformative
Crédito de la imagen: pixabay

Author: poweb

Diseñador web, siempre he querido poner mi granito de arena para la conservación del planeta. Lo intento con esta web y algunas otras.

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