Función de la energía hidroeléctrica
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Una masa de agua que se desplaza por una diferencia de altura contiene energía que puede ser cosechada mediante alguna noria o turbina. El agua en movimiento impulsa 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 de energía automatizada que no es impulsada por el hombre o los animales. El movimiento de una piedra de moler para la molienda primero, se convirtió en el accionamiento de un generador eléctrico. Junto con el vapor, fue durante mucho tiempo la principal fuente de energía eléctrica y 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. Esto hace que sea relativamente fácil de entender y de reparar/mantener. En las 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 y la planificación adecuadas requieren algunos conocimientos específicos. Conociendo el caudal de agua y la diferencia de altura se puede estimar la potencia potencial.
Microhidráulica
La energía cinética del agua se utiliza para las centrales hidroeléctricas. La vida útil de las centrales hidroeléctricas es mayor que la de las centrales térmicas y nucleares. Pero el coste y el tiempo de instalación son mayores. Este tipo de centrales se utiliza para suministrar electricidad donde hay una fuente continua de agua. Sin embargo, este tipo de centrales no pueden instalarse en cualquier lugar.
A partir de las mediciones del caudal de la corriente, se estima la cantidad de agua. En esta estimación, también se tiene en cuenta el registro anterior de precipitaciones, la cantidad máxima y mínima de agua disponible a lo largo del año y las pérdidas por evaporación y percolación. Así, se puede determinar el volumen neto de agua disponible para la generación de energía.
La capacidad de almacenamiento del agua puede calcularse a partir de la curva de masas. A lo largo del año se producen grandes variaciones en las precipitaciones. Por lo tanto, es necesario almacenar agua para la generación continua de energía durante todo el año.
La altura del agua depende de la topología de la zona. La altura del agua tiene un efecto considerable en el coste y la economía de la generación de energía. Los saltos bajos en el flujo de agua no regulado son antieconómicos para la generación de energía. Por lo tanto, es necesario elegir un emplazamiento con una altura de agua elevada.
Directrices del IFC para la energía hidroeléctrica
Las centrales hidroeléctricas de pasada forman parte de las “centrales de carga base”, junto con las centrales de carbón y las nucleares. Proporcionan energía prácticamente ininterrumpida día y noche, incluso cuando hay tormentas o no hay viento. Sólo si los ríos no llevan suficiente agua, lo que puede ocurrir en caso de sequía prolongada o de graves inundaciones, se produce también una disminución de la producción.Las centrales de pasada suelen construirse en ríos con una ligera pendiente pero con grandes caudales, que suelen seguir el mismo patrón: Una presa con varias compuertas bloqueables embalsa el agua del río. Para producir electricidad, el agua de este embalse se hace pasar por las turbinas. Éstas, a su vez, accionan generadores en la casa de máquinas. Los dispositivos de control situados delante del impulsor garantizan que se dirija la cantidad óptima de agua a las palas del impulsor. Una pantalla delante de la entrada de agua protege las turbinas de ramas y residuos.
Las centrales eléctricas de bombeo sirven de amortiguador en caso de fallo de la red y compensan los picos de demanda diarios, si es necesario, en cuestión de segundos. También se utilizan cada vez más para compensar las fluctuaciones de la energía eólica. Las fluctuaciones de la red pueden compensarse con la ayuda del funcionamiento flexible de las bombas y las turbinas. En los momentos de máxima carga (por ejemplo, al mediodía), el agua del embalse superior es “procesada” por las turbinas y se genera electricidad. El agua “procesada” desemboca en el embalse inferior, situado en un curso fluvial o creado artificialmente. Durante los periodos de menor demanda (por ejemplo, por la noche), el agua se bombea desde la cuenca inferior de vuelta a la cuenca superior durante el funcionamiento de las bombas. De este modo, se puede almacenar energía temporalmente.
Microcentral eléctrica
La ventaja que ofrece la energía hidroeléctrica sobre la eólica y la solar es que el proceso de generación de electricidad puede controlarse más fácilmente en función de la cantidad de electricidad que se necesite en cada momento. Los embalses de agua en altura también pueden servir para almacenar energía. Si hay un excedente de electricidad, el agua se bombea a un nivel superior. Cuando se necesita electricidad, el agua desciende a un nivel inferior y se conduce a través de una turbina. Estas características son muy beneficiosas para la estabilidad del suministro eléctrico en el conjunto del sistema.
El coste de la inversión en centrales hidroeléctricas puede amortizarse al cabo de pocos años. En los emplazamientos existentes, a menudo merece la pena considerar una actualización y aumentar la capacidad de las turbinas mediante una repotenciación. Al igual que la energía eólica, las centrales hidroeléctricas tienen una potencia mínima relativamente alta. Por tanto, son las más adecuadas para aplicaciones a gran escala. Sin embargo, también existen soluciones adecuadas para necesidades menores.
Las empresas alemanas llevan más de 100 años desarrollando, construyendo y explotando centrales hidroeléctricas. En todo el mundo, al menos la mitad de las centrales hidroeléctricas se basan en tecnología alemana.
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