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Clases de centrales hidroelectricas

Central hidroeléctrica pdf

Este artículo necesita ser actualizado. El motivo es: Informe de la AIE 2021 https://www.iea.org/reports/hydropower-special-market-report. Por favor, ayude a actualizar este artículo para reflejar los acontecimientos recientes o la nueva información disponible. (Enero 2022)

La hidroelectricidad, o energía hidroeléctrica, es la electricidad generada a partir de la energía hidráulica (energía del agua). La hidroelectricidad suministra una sexta parte de la electricidad mundial, casi 4500 TWh en 2020, lo que supone más que todas las demás fuentes renovables juntas y también más que la energía nuclear[3].

La energía hidroeléctrica puede proporcionar grandes cantidades de electricidad baja en carbono según la demanda, lo que la convierte en un elemento clave para crear sistemas de suministro de electricidad seguros y limpios[3] Una central hidroeléctrica que cuenta con una presa y un embalse es una fuente flexible, ya que la cantidad de electricidad producida puede aumentar o disminuir en segundos o minutos en respuesta a la variación de la demanda de electricidad. Una vez construido un complejo hidroeléctrico, no produce ningún residuo directo y casi siempre emite una cantidad considerablemente menor de gases de efecto invernadero que las centrales energéticas alimentadas con combustibles fósiles[4]. Sin embargo, cuando se construye en zonas de selva baja, donde se inunda parte del bosque, pueden emitirse cantidades importantes de gases de efecto invernadero.

¿Qué fuente de energía es una central hidroeléctrica?

La gente tiene una larga historia de uso de la fuerza del agua que fluye en arroyos y ríos para producir energía mecánica. La energía hidroeléctrica fue una de las primeras fuentes de energía utilizadas para la generación de electricidad, y hasta 2019, la energía hidroeléctrica fue la mayor fuente de generación total de electricidad renovable anual de Estados Unidos.

En 2021, la hidroelectricidad representó alrededor del 6,3% de la generación total de electricidad a escala de servicios públicos1 de Estados Unidos y el 31,5% de la generación total de electricidad renovable a escala de servicios públicos. La cuota de la hidroelectricidad en la generación total de electricidad en EE.UU. ha disminuido con el tiempo, principalmente debido al aumento de la generación de electricidad de otras fuentes.

La cantidad de precipitaciones que se vierten en los ríos y arroyos de una zona geográfica determina la cantidad de agua disponible para producir energía hidroeléctrica. Las variaciones estacionales de las precipitaciones y los cambios a largo plazo en los patrones de precipitación, como las sequías, pueden tener grandes efectos en la disponibilidad de la producción hidroeléctrica.

Como la fuente de energía hidroeléctrica es el agua, las centrales hidroeléctricas suelen estar situadas en una fuente de agua o cerca de ella. El volumen del flujo de agua y el cambio en la elevación -o caída, y a menudo referido como cabeza- de un punto a otro determinan la cantidad de energía disponible en el agua en movimiento. En general, cuanto mayor sea el caudal de agua y la altura de elevación, más electricidad podrá producir una central hidroeléctrica.

Turbina de reacción

El tipo de turbina hidroeléctrica que se selecciona para un proyecto se basa en la altura del agua estancada -denominada “altura”- y el caudal, o volumen de agua a lo largo del tiempo, en el lugar. Otros factores decisivos son la profundidad a la que debe colocarse la turbina, su eficacia y su coste. Estas son algunas de las turbinas más utilizadas actualmente en Estados Unidos.

Una turbina de reacción genera energía a partir de las fuerzas combinadas de la presión y el agua en movimiento. Se coloca un rodete directamente en la corriente de agua, lo que permite que el agua fluya sobre los álabes en lugar de golpear cada uno de ellos individualmente. Las turbinas de reacción suelen utilizarse en lugares con menor altura y mayores caudales y son el tipo más común que se utiliza actualmente en Estados Unidos.

Una turbina de hélice suele tener un rodete de tres a seis palas. El agua entra en contacto con todas las palas constantemente. Imagínese la hélice de un barco circulando por una tubería. A través de la tubería, la presión es constante; si no lo fuera, el rodete estaría desequilibrado. El paso de las palas puede ser fijo o ajustable. Los principales componentes, además del rodete, son la caja de la hélice, las compuertas y el tubo de aspiración. Existen varios tipos de turbinas de hélice:

Wikipedia

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 la demanda de carga base y los picos de carga. El agua también puede liberarse para satisfacer las necesidades cambiantes de electricidad o para mantener un nivel constante del embalse. La disposición de una instalación 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 derivación, 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 base. Este escenario da lugar a inundaciones limitadas y a 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 desvío o de paso, con un embalse de almacenamiento limitado o inexistente detrás de la presa. La figura siguiente muestra una imagen de una instalación hidroeléctrica de derivación. Compare el aspecto de esta instalación con la imagen de la presa Hoover, la instalación de embalse que se muestra arriba.

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