En cuanto a energía, las previsiones no son muy buenas para las que son de tipo fósil, como carbón, gas natural y petróleo. Estas previsiones negativas junto con la creciente población mundial y el rápido desarrollo de los países del tercer mundo, representan un riesgo grave de falta de energía en el futuro. Si está situación no cambia pronto, no habrá suficiente energía para cumplir con la demanda.
Los gobiernos han puesto en marcha medidas para prevenir esta situación. Algunas de estas medidas incluyen exploración para encontrar más petróleo, expansión de la energía nuclear, desarrollo de energías ahorradoras e inversiones sin precedente en energías renovables.
Las energías renovables se pueden dividir en varios grupos: energía eólica, energía solar y energía hidráulica, entre otros. De estos tres ejemplos, la energía hidráulica es la más sencilla de adoptar a gran escala. Esto es evidente por la gran cantidad de plantas hidráulicas en operación.
La energía hidráulica es generada por la fuerza natural del agua (energía cinética). Los sistemas hidroeléctricos concentran la energía, que después se convierte en electricidad utilizando una turbina y un generador.
La energía hidráulica se clasifica como una fuente de energía renovable, porque las reservas de agua se rellenan constantemente. Esto quiere decir que es un recurso inagotable. También es una fuente de energía ecológica, ya que no emite gases de efecto invernadero (estos gases contribuyen a la contaminación y al calentamiento global).
Hoy en día, China es el mayor productor de energía hidráulica, seguido por Canadá y Estados Unidos. Por su accesibilidad, se prevé que en el futuro la energía hidráulica sea la fuente de energía dominante durante muchos años.
¿Cómo funcionan las plantas hidráulicas?
Para producir electricidad hidráulica son necesarios tres elementos: agua en movimiento, una turbina y un generador. Las plantas hidráulicas están diseñadas para concentrar la energía cinética del agua en movimiento. Son fábricas que convierten la energía del agua en movimiento en una corriente de electrones, o electricidad.
En la mayoría de los casos, se construye una presa a lo largo de un río para elevar el nivel de agua y crear la caída necesaria para obtener la fuerza requerida. El agua que cae es dirigida a una turbina. El agua hace girar la turbina que está conectada a un generador. Éste tiene un rotor que es girado por la turbina. Cuando el rotor gira, se produce la electricidad.
El generador funciona de acuerdo a los principios de Faraday. Sus descubrimientos muestran que cuando un magneto se mueve a través de un conductor, provoca que los electrones fluyan.
En un generador hidroeléctrico a gran escala, se utilizan electro-magnetos al hacer circular una corriente directa a través de cables enredados en láminas magnéticas conocidas como polos. Los polos están montados en el perímetro del rotor. Éste está conectado a un tubo acoplado a la turbina. Cuando el rotor gira, los electro-magnetos se mueven más allá de los conductores, lo que causa que los electrones (electricidad) fluyan y que se genere un voltaje en las terminales del generador.
La electricidad producida es enviada a los transformadores a lo largo de la planta y de ahí a las líneas de transmisión. El agua que fue utilizada, ya habiendo cumplido su propósito, se envía fuera de la planta de generación hasta su fuente de origen para continuar el ciclo de generación de energía.
Tipos de planta hidráulica
Hoy en día existen muchas plantas hidráulicas. Su clasificación depende del volumen neto y del flujo de agua. La clasificación también varía según la disponibilidad del área para poner la planta y de la cantidad invertida en el proyecto. Sin embargo, los tres tipos principales de plantas hidráulicas incluyen instalaciones de retención, desviación de ríos y almacenamiento de agua bombeada. Vamos a estudiar cada una.
1.- Planta de retención
Es el tipo de planta de hidroelectricidad más popular. Una planta de retención es en esencia un gran sistema hidráulico que utiliza una presa para almacenar grandes cantidades de agua de río en un contenedor. El agua que sale del contenedor se dirige hacia una turbina giratoria. Al girar, la turbina activa un generador que produce electricidad. El agua es liberada después por dos razones: para cumplir con las variantes necesidades eléctricas o para asegurar que el contenedor mantenga niveles constantes de agua.
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2.- Planta de desviación de ríos
Este tipo de planta hidráulica es también conocida como central de pasada. El término “de pasada” puede evocar imágenes de pequeñas turbinas girando en un río para producir electricidad de bajo impacto. Sin embargo, el término “desviación de ríos” suele definir de mejor manera estos proyectos. La desviación implica la producción de electricidad al dividir una gran parte (cerca del 90%) de cualquier corriente o río hacía una tubería o túnel para girar turbinas antes de volver a su fuente de origen. En este tipo de planta las turbinas no están directamente en el río.
Los proyectos de desviación de ríos difieren en magnitud. Sin embargo, cada proyecto requiere infraestructura básica como:
– Una presa para desarrollar un contenedor de tamaño pequeño llamado “estanque de cabeza”.
– Un túnel o tubería (conocida como esclusa) de varios kilómetros de longitud para conducir el agua del estanque de cabeza hasta las turbinas.
– Una central eléctrica fortificada para almacenar generadores.
– Un conducto de salida para que el agua usada salga de la planta de energía.
– Rutas en buen estado para llegar a la central y al estanque de cabeza.
– Líneas de transmisión que se originen en la central, adyacentes a las líneas de transmisión hidráulicas.
– En algunas ocasiones, una subestación eléctrica.
Las plantas hidráulicas de desviación de ríos tienen menos impacto en el ambiente comparadas con los proyectos hidroeléctricos tradicionales que requieren de grandes presas y contenedores. Sin embargo, una gran cantidad de proyectos de desviación de ríos pueden llegar a tener un gran impacto en el medio.
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3.- Plantas de almacenamiento de agua bombeada
Este tipo de planta hidráulica funciona de manera similar a una batería. Almacena la electricidad producida por otras fuentes de energía, como el viento, el sol o la energía nuclear, para ser utilizada después. Esta tecnología funciona bombeando agua a un contenedor más alto desde un contenedor bajo. Cuando aumenta la demanda de electricidad, el agua es liberada para que fluya de vuelta al contenedor más bajo, gire una turbina y se produzca la electricidad.
Hidroelectricidad fuera de la costa
Es el tipo de energía hidráulica menos explorado. Este sistema utiliza el poder de las olas o de las mareas para producir electricidad. Una de sus mayores ventajas es que no necesita de ningún espacio de tierra para su instalación.
Las plantas de energía hidráulica también son clasificadas en términos de tamaño como:
– Micro plantas de hidroelectricidad
Es el tipo de planta más pequeño. Tiene la capacidad de producir cerca de 100 kilowatts de energía. Es capaz de proveer suficiente energía para un pueblo, una casa, una granja o un rancho.
– Plantas de hidroelectricidad tamaño pequeño
Son proyectos de plantas de energía hidráulica que tienen la capacidad de generar máximo 10 megawatts de energía.
– Plantas de hidroelectricidad tamaño grande
Son proyectos de plantas de energía hidráulica que tienen la capacidad de producir al menos 30 megawatts de energía.
La energía hidráulica 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 resulta aún mejor cuando lo comparamos a las mejores instalaciones de combustibles fósiles, que sólo son eficientes al 50%.
La hidroelectricidad desempeña un papel muy importante en la energía moderna. Se le atribuye el 16% de la generación de electricidad de todo el mundo. A pesar de que otras fuentes de energía renovable, como la solar, eólica y geotérmica, están ganando cada vez más importancia, se considera que la energía hidráulica es la que proveerá de energía a una gran parte de las economías mundiales durante muchos años más.
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