Desde hace miles de años, la energía del agua en movimiento ha sido aprovechada por los humanos por medio de molinos y otras herramientas. Desde el siglo XIX, el agua ha sido utilizada para la generación de electricidad. Así, la energía hidráulica se convierte en la energía renovable más antigua y la más usada en el mundo.
Esta energía supone cerca del 20 % del consumo mundial de energía. Esto implica que, a pesar de su antigüedad, su desarrollo sigue siendo primordial para un mundo con energías más verdes. Conoce todo lo que debes saber sobre esta fuente de energía.
Tabla de contenidos
Qué es la energía hidráulica
La energía hidráulica se obtiene del aprovechamiento de la energía cinética y potencial de las corrientes o caídas del agua. En el proceso, la energía potencial, durante la caída del agua, se convierte en cinética, que se usa para mover una turbina que permite aprovechar la energía.
Su producción es determinada por el caudal del río, los desniveles del terreno y la fuerza de gravedad. El movimiento de caída es lo que genera la energía cinética y potencial que se convierte en electricidad. Además, usa el ciclo hidrológico para generar electricidad. Es decir, el agua que se evapora sube a la superficie y luego se precipita de nuevo para fluir a ríos u océanos.
Esta energía se ha aprovechado desde hace muchos años. En la era cristiana se utilizaban cursos de agua para mover ruedas de molinos. Sin embargo, su mayor desarrollo se produjo por la creación del generador eléctrico y el perfeccionamiento de la turbina hidráulica, gracias al desarrollo industrial. Esto permitió la creación de la primera central hidroeléctrica en las Cataratas del Niágara en 1879.
Esta fuente se considera una energía renovable y de alto rendimiento, además de ser segura. En general, no se agota ni malgasta el agua, ni crea emisiones contaminantes. No obstante, puede tener algunas consecuencias negativas, que se abordarán más adelante.
Características la energía hidráulica
Algunas de las características de la energía hidráulica son:
Es una energía limpia, al no alterar el ciclo del agua ni generar residuos sólidos ni gases contaminantes.
Puede ser almacenada. El caudal del agua se puede mantener en reposo por un tiempo y luego abrir las compuertas para generar electricidad.
Tiene un alto rendimiento, que puede alcanzar entre un 90 y 95 %.
Puede producir energía durante todo el año, las 24 horas del día, los siete días de la semana.
Se ha venido desarrollando y perfeccionando durante muchos años.
Es poco peligrosa de manipular y no plantea problemas de seguridad a las personas o el entorno.
Cómo funciona la energía hidráulica
Este recurso puede obtenerse al aprovechar los recursos tal y como surgen en la naturaleza, o bien mediante la construcción de presas.
El aprovechamiento de los recursos de la naturaleza nace del ciclo hidrológico y la precipitación del agua sobre la tierra. Gracias a los diferentes niveles del terreno y la fuerza de gravedad, las corrientes de agua se pueden transformar en energía cinética.
Posteriormente, esta se transforma en energía mecánica capaz de realizar un trabajo, como mover aspas en un sistema de engranajes. La magnitud de la energía se determina por el desnivel del cauce y el caudal. Mientras mayor sea el desnivel del terreno, mayor será su capacidad de generar trabajo.
No obstante, existe un método que permite tener más control sobre la energía que se produce y, por lo tanto, es el más utilizado: las centrales hidroeléctricas.
Así funcionan las centrales hidroeléctricas
Las centrales hidroeléctricas permiten controlar la corriente de agua y su caída; además de almacenarla. Este es un sistema que consiste en tres partes: central eléctrica (donde se produce la electricidad), presa (abre y cierra el paso del agua) y depósito (donde se almacena el agua).
El mecanismo es sencillo. Se construye una pared transversal al río para que el agua se acumule detrás de la pared. La corriente del agua se modula por las compuertas de una presa. Al dejar fluir el agua, esta pasa a través de turbinas que generan energía cinética. Al girar estas turbinas, la energía se transmite a un generador que la transforma en electricidad. Una vez se utiliza el agua, esta puede seguir su curso sin haberse contaminado.
La cantidad de electricidad que se genera depende de hasta dónde llega el agua y su altura. Asimismo, las alturas son las que producen la fuerza para generar la energía.
Tipos de centrales hidroeléctricas
De acuerdo con su concepción arquitectónica, y al flujo del agua en cada una, se pueden clasificar las centrales hidroeléctricas de diferentes maneras. Se pueden clasificar en tres grupos.
Centrales de agua fluyente: Operan de forma continua, aprovechando el agua del río o una caída. Estas captan parte del caudal del río, lo conducen a la central para que pase por la turbina y luego lo restituyen al río. No tienen capacidad de almacenamiento.
Centrales de embalse: Retienen el agua mediante un dique y la hacen fluir a través de turbinas en un flujo constante. Estas permiten regular el caudal de salida para controlar el nivel de energía que se genera.
Centrales de bombeo: Combinan la generación de electricidad por el flujo del agua con el envío del líquido a presión hacia arriba para liberarla cuando el consumo energético es elevado.
Centrales de pasada: Aprovechan el desnivel natural del río para derivar el agua por un canal hasta la central. Allí se mueven turbinas que pueden ser de eje vertical u horizontal.
La energía minihidráulica
Esta energía se considera más respetuosa con el medio ambiente, ya que tiene impactos más pequeños. El funcionamiento es el mismo que la energía hidráulica, pero en menor escala. Así, se desvía el agua de un río, hasta que alcance una turbina y por el mismo proceso genere energía.También se pueden construir pequeñas presas, de menos de 15 metros, que permiten abastecer pequeños pueblos. Estas tienen una potencia inferior a los 10 MW.
Tipos de energía hidráulica
Existen diferentes tipos de métodos para obtener la energía hidráulica, mencionamos algunos:
Centrales hidroeléctricas: Hacen uso de la energía que se produce por la caída del agua, sea de un embalse o un lago artificial, para generar electricidad.
Molinos de agua: Aprovechan la energía cinética del curso de agua. Esta mueve las palas contenidas de una rueda sumergida ligeramente, que accionan otro mecanismo. En la antigüedad, se utilizaba para hacer harina de maíz, pero ahora se puede utilizar para obtener energía eléctrica mediante el uso de un transformador.
Ventajas y desventajas de la energía hidráulica
Ventajas de la energía hidráulica
Es renovable: Al fundamentarse en el ciclo del agua, es una fuente de energía renovable y continua.
No es contaminante: Al utilizar como fuente natural el agua, sin realizarle ningún agregado ni proceso químico, no produce residuos ni gases contaminantes.
Es segura: comparada con otras formas riesgosas de generación de electricidad, como la energía nuclear, sus riesgos son manejables.
Brinda autonomía: Supone un modelo de energía independiente de las fluctuaciones del mercado.
Es económica: Aunque la inversión inicial es alta, a largo plazo permite producir una energía barata. Esto, gracias a su estabilidad, la falta de materias primas y el bajo costo de mantenimiento.
Es flexible: Al poderse almacenar, permite producir electricidad según la demanda.
Es constante: A diferencia de otras energías, no es intermitente.
Además, genera una serie de beneficios para la comunidad. Uno de ellos es la regulación del caudal del río, lo que evita inundaciones. También representa un reservorio de agua para consumo humano, riego y uso industrial.
Desventajas de la energía hidráulica
Deterioro de los cauces: La continua intervención sobre el flujo del río, erosiona sus cauces y altera la naturaleza del agua.
Modifica ecosistemas: Interrumpe el ciclo de reproducción de los peces y produce cambios en la biología de las plantas. Además, la retención de sedimentos altera la formación de deltas en la desembocadura de los ríos y altera las condiciones del suelo.
Posibles sequías: En caso de sequía extrema, el ritmo de producción se disminuye, lo que puede significar recortes energéticos.
Impacto paisajístico: Suele alterar radicalmente los paisajes naturales y tienen una incidencia local. Requiere un gran espacio.
Lectura recomendada: Ventajas y desventajas de la energía hidráulica | Pros y contras de la renovable más antigua
Ejemplos de energía hidráulica (hidroeléctricas)
Las cataratas del Niágara
Es la primera central hidroeléctrica del mundo. Su nombre es Robert Moses Niágara Power Plant y se ubica en Estados Unidos. Se encuentra en las cataratas del Niágara aprovechando la gran caída de agua que hay en estas.
Las Tres Gargantas
Se ubica en la provincia de Hubei, China, en el curso del río Yangtsé. Es la planta hidroeléctrica más grande del mundo, con una potencia de 24 000 hW. Se comenzó a construir en 1994 y fue culminada en 2012, luego de inundar 19 ciudades y 22 pueblos. La planta incluye 34 turbinas Francis (32 de 700 MW y dos de 50 MW) con una producción anual de energía eléctrica de 80,8 GWh.
Itaipú
Es la segunda central hidroeléctrica más grande del mundo. Se construyó como un proyecto binacional entre Brasil y Paraguay, sobre el río Paraná. El área inundada de la represa es de 1,350 km² y tiene una capacidad instalada de 14.000 MW. La planta incluye 20 turbinas Francis de 700 MW cada una, y tiene una producción anual de 94,7 GWh.
Xilodu
También se encuentra en China, sobre el río Jinsha. Tiene capacidad de producir 13,860 MW de electricidad y ayuda a controlar el cauce para facilitar la navegación y evitar inundaciones.
Simón Bolívar (Guri)
La hidroeléctrica Simón Bolívar, también conocida como represa del Guri, se encuentra en el estado de Bolívar, en la desembocadura del río Caroni. Su construcción empezó en 1957 y se concluyó en 1986. Pose un embalse artificial llamado embalse de Guri, con el cual se suministra electricidad a gran parte del país y también se vende a las poblaciones fronterizas del norte del Brasil. La represa tiene una capacidad instalada de 10,200 MW y una producción anual de 46 GWh.
Palabras finales
La energía hidráulica ha sido una de las grandes apuestas del mundo por generar electricidad más limpia. Su desarrollo ha sido tan amplio que le ha brindado aternativas energéticas a países que no cuentan con recursos fósiles. De esta forma, a pesar de algunos de sus efectos en el ecosistema, se convierte en un gran paso para transitar a un mundo sostenido por energías renovables.
Sin embargo, es importante tener en cuenta que al hablar de un mundo más sostenible, la apuesta no debe ir en una sola dirección. Al contrario, las fuentes de energía deben instalarse según las características del terreno y complementarse. De esta forma, se evita generar grandes impactos en el ecosistema y se genera una oferta eléctrica continua, a pesar de las variaciones de la naturaleza.
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