La energía hidroeléctrica, es la electricidad producida a partir de generadores impulsados por turbinas que convierten la energía potencial del agua que cae o fluye rápidamente en energía mecánica.
¿Cómo funciona la energía hidroeléctrica?
La mayoría de las centrales hidroeléctricas tienen un reservorio de agua, unas compuertas o válvulas para controlar cuánta agua fluye fuera del reservorio, y una salida o lugar donde el agua termina después de fluir hacia abajo.
La teoría es construir una presa en un gran río que tiene una gran caída en su parte más elevada. La presa almacena mucha agua detrás de ella en el embalse. Cerca del fondo de la pared de la presa se encuentra la toma de agua. La gravedad hace que el agua pase a través de túneles o tuberías conocidos como penstock que están dentro de la presa.
Al final de su paso por las tuberías, la caída de agua hace que las turbinas giren. Las turbinas a su vez impulsan generadores, que convierten la energía mecánica de las turbinas en electricidad.
Figura 1. Esquema de funcionamiento de una represa hidroeléctrica
Los transformadores se utilizan entonces para convertir la tensión alterna de los generadores a un voltaje más alto adecuado para la transmisión de larga distancia. La estructura que alberga las turbinas y generadores, y en la que se alimentan las tuberías se llama la central eléctrica.
Figura 2. Las tuberías o penstock que llevan el agua por gravedad hasta las turbinas
Una turbina y un generador producen la electricidad
Una turbina hidráulica convierte la energía del agua que fluye en energía mecánica. Un generador hidroeléctrico convierte esta energía mecánica en electricidad. El funcionamiento de un generador se basa en los principios de Faraday, quien descubrió que cuando un imán se mueve más allá de un conductor, hace que la electricidad fluya.
En un generador grande, los electroimanes se fabrican circulando corriente directa a través de bucles de alambre enrollado alrededor de pilas de laminaciones de acero magnético. Estos se llaman polos de campo, y se montan en el perímetro del rotor. El rotor está unido al eje de la turbina y gira a una velocidad fija. Cuando el rotor gira, hace que los polos de campo (los electroimanes) se muevan más allá de los conductores montados en el estator. Esto, a su vez, hace que la electricidad fluya y se desarrolle una tensión en los terminales de salida del generador.
Figura 3. Turbinas de generación hidroeléctrica.
Tipos de Plantas Hidroeléctricas
Hay tres tipos diferentes de plantas hidroeléctricas, siendo la más común una instalación de embalse. En una instalación de depósito, se utiliza una presa para controlar el flujo de agua almacenada en una piscina o depósito. Cuando se necesita más energía, se libera agua de la presa. Una vez que el agua se libera, la gravedad toma el control y el agua fluye hacia abajo a través de una turbina.
Otro tipo de planta de energía hidroeléctrica es una instalación de desvío. Este tipo de planta es única porque no utiliza una presa. En su lugar, utiliza una serie de canales para llevar el agua del río que fluye hacia las turbinas que alimentan el generador.
El tercer tipo de planta se denomina instalación de almacenamiento de bombeo. La demanda de electricidad no es “plana” y constante. La demanda sube y baja durante el día, y durante la noche hay menos necesidad de electricidad en hogares, negocios y otras instalaciones. Las centrales hidroeléctricas son más eficientes a la hora de proporcionar las demandas de energía máxima durante períodos cortos que las centrales de combustibles fósiles y de energía nuclear, y una forma de hacerlo es mediante el uso de “almacenamiento bombeado”, que reutiliza la misma agua más de una vez. En el siguiente vídeo, cortesía de ACCIONA se explica también como funciona la energía hidráulica o hidroeléctrica.
El almacenamiento bombeado es un método para mantener el agua en reserva para las demandas de energía pico al realizar el bombeo de agua que ya ha fluido a través de las turbinas de nuevo una piscina de almacenamiento por encima de la planta de energía, lo cual se realiza en momentos en que la demanda de energía es baja. A continuación, se permite que el agua vuelva a fluir a través de los generadores de turbinas en momentos en que la demanda es alta y se requiere una mayor carga del sistema.
¿Con qué intensidad se utiliza la energía hidroeléctrica en todo el mundo?
La energía hidroeléctrica es la fuente de electricidad renovable más utilizada. China es el mayor productor de energía hidroeléctrica. Otros principales productores de energía hidroeléctrica en todo el mundo incluyen los Estados Unidos, Brasil, Canadá, India y Rusia. Aproximadamente el 71% de toda la electricidad renovable generada en el planeta proviene de la energía hidroeléctrica.
¿Cuál es la central hidroeléctrica más grande del mundo?
La presa de las Tres Gargantas en China, que retiene el río Yangtsé, es la presa hidroeléctrica más grande del mundo, en términos de producción de electricidad. La presa tiene 2.335 metros (7.660 pies) de largo y 185 metros (607 pies) de altura, y tiene suficientes generadores para producir 22.500 megavatios de potencia.
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