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Energía> Energía Renovable Act. 02 jul 2021

Cómo funciona una central hidroeléctrica: la fuerza del agua en movimiento

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Las centrales hidroeléctricas más comunes, las de presa, canalizan el agua a presión para mover turbinas y transformar esa fuerza en energía eléctrica. Lideran la generación más abundante en el sector de las energías renovables y siguen ampliando su capacidad por todo el mundo.

Se trata de la energía renovable hasta ahora más usada (en 160 países) con un 16% de la capacidad eléctrica planetaria, según la Asociación Hidroeléctrica Internacional (IHA).

Los principales países productores en 2020 no sorprenden, sea por tamaño o por el potencial de sus ríos. Son, en este orden: China (con la mayor central del mundo, la de Las Tres Gargantas), Brasil, Estados Unidos, Canadá, India, Japón, Rusia y Noruega.

Respecto a la nueva capacidad instalada en 2019, se invierten los dos puestos de cabeza: primero Brasil, después China. Como tercer y cuarto clasificados, Laos y Bután. De acuerdo con la IHA, ese año se añadieron 15,6 GW (gigavatios), “un aumento que ha ayudado a evitar la emisión de 80 a 100 millones de toneladas de gases de efecto invernadero (GEI) a la atmósfera”. Aún así, lo califica de insuficiente para cumplir los niveles de descarbonización concretados por el Acuerdo de París.

La primera en Northumberland

Las nuevas instalaciones estrenadas o actualizadas por más de 50 países en 2019 prueban que la historia continúa desde que comenzase a funcionar la decana de las centrales hidroeléctricas en Northumberland, Reino Unido, 1880, en pleno despegue de la Revolución Industrial y cuando la extracción de carbón aún no cubría las necesidades de las factorías.

Solo un año después se inauguró, para alimentar el alumbrado público, la central de las cataratas del Niágara y en apenas una década ya se contaban unas 200 instalaciones entre Estados Unidos y Canadá. La invención del generador eléctrico y la evolución de las turbinas hidráulicas hizo que desde primeros del siglo XX las centrales crecieran tanto en capacidad como en número sobre todo en los países en vías de industrialización.

De todas formas, la hidroeléctrica no deja de ser la evolución contemporánea de una energía mucho más antigua, la hidráulica de norias, molinos, forjas o batanes, que también empleaban la fuerza de una corriente o un salto de agua para mover maquinarias sin necesidad de fuerza animal.

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Fuerza del agua en movimiento

El esquema técnico de las instalaciones no ha variado desde aquellas primeras centrales hidroeléctricas, aunque sí la eficiencia de su tecnología, una de las mayores del mundo renovable con porcentajes de hasta el 95%. Esto es, apenas se pierde energía en el proceso de generación.

Las centrales hidroeléctricas más extendidas, las de presa o embalse, funcionan así:

  • Convierten en energía eléctrica la diferencia de energía potencial de una masa de agua al desplazarse entre dos puntos situados a diferentes alturas.
  • Esa energía potencial se consigue al almacenar agua en un embalse gracias a una presa. Su traslado entre una cota más alta y otra más baja se hace a través de una conducción o tubería forzada (de alta presión para aumentar la velocidad de la corriente) donde la energía potencial se transforma en energía cinética.
  • Al llegar el agua a las salas de máquinas más abajo, golpea las paletas de las turbinas (las hay de diferentes tipos según la altura del salto) que convierten la energía cinética en mecánica de rotación.
  • Las turbinas van acopladas a alternadores (un tipo de generador eléctrico) que realizan el paso final: transformar la energía mecánica en electricidad cuya tensión se eleva en transformadores para su transporte y distribución en la red. Después de prestar este servicio, el agua vuelve al cauce del río.

Existen más tipos de centrales además de las de embalse. Por ejemplo las de agua fluyente, que aprovechan la fuerza natural de las corrientes sin recurrir al agua represada. En la categoría de presas también ganan terreno las de bombeo o reversibles por su capacidad de almacenamiento energético: incorporan dos embalses a diferentes alturas y el agua del inferior se bombea al superior durante la demanda baja para precipitarla y generar electricidad en los momentos de alta.

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Sus principales ventajas

Según la empresa de formación en ingeniería Ingeoexpert, la generación hidroeléctrica está libre de emisiones de CO2 ya que no necesita combustible para funcionar: “Aunque la construcción de una central es muy cara, los costes de explotación y mantenimiento son bajos y la inversión se recupera en su larga vida útil”. Puede usar el agua embalsada de forma flexible en función del consumo (esta cualidad le permite respaldar otras energías renovables de generación intermitente, como la eólica o la fotovoltaica). Además, los embalses pueden usarse para regar y controlar riadas o inundaciones.

Pero también implica desventajas como el impacto ambiental de su construcción al inundar grandes extensiones, reducir el caudal de los ríos cauce abajo y alterar la composición del agua y los niveles freáticos.

“La energía hidráulica no agota la fuente primaria, no la ensucia, no la contamina, pero las grandes presas tienen un alto impacto ambiental y social, como el abandono de pueblos, el desplazamiento de poblaciones o incluso generar un microclima diferente en su entorno. Por eso se ha cuestionado su validez ecológica y el gran reto futuro es una explotación más madura con proyectos que mejoren su uso afectando mucho menos al ecosistema”, explica Ingeoexpert.

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