Energía Hidroeléctrica: Definición, Función, Futuro Hidroeléctrico Y Más.

La energía hidroeléctrica se produce en 150 países, y la región de Asia y el Pacífico genera el 33% de la energía hidroeléctrica mundial en 2013. China es el mayor productor de energía hidroeléctrica, con 920 TWh de producción en 2013, lo que representa el 16,9% del uso doméstico de electricidad.

¿Que es la energía hidroeléctrica?

que es la energía hidroeléctrica

La hidroelectricidad es la electricidad producida a partir de la energía hidroeléctrica. En 2015, la energía hidroeléctrica generó el 16.6% de la electricidad total del mundo y el 70% de toda la electricidad, y se espera que aumente alrededor de 3.1% cada año durante los próximos 25 años.

Al aprovechar la gravedad y el ciclo del agua, hemos aprovechado uno de los motores de la naturaleza para crear una forma útil de energía electrica. De hecho, los humanos han estado capturando la energía del agua en movimiento durante miles de años. Hoy en día, aprovechar la energía de mover el agua para generar electricidad, conocida como energía hidroeléctrica, es la fuente más grande de electricidad renovable libre de emisiones en los Estados Unidos y en el mundo entero.

Si bien la generación de energía hidroeléctrica no emite contaminación atmosférica ni emisiones de gases de efecto invernadero, puede tener consecuencias ambientales y sociales negativas. El bloqueo de ríos con presas puede degradar la calidad del agua, dañar el hábitat acuático y ribereño, bloquear el paso de peces migratorios y desplazar a las comunidades locales. Los beneficios y desventajas de cualquier desarrollo hidroeléctrico propuesto deben sopesarse antes de seguir adelante con cualquier proyecto.

Aún así, si se hace bien, la energía hidroeléctrica puede ser una fuente de electricidad sostenible y no contaminante que puede ayudar a disminuir nuestra dependencia de los combustibles fósiles y reducir la amenaza del calentamiento global.

El recurso hidroeléctrico

En la Tierra, el agua se mueve constantemente en varios estados, un proceso conocido como el ciclo hidrológico. El agua se evapora de los océanos, formando nubes, cayendo como lluvia y nieve, reuniéndose en arroyos y ríos, y fluyendo de vuelta al mar. Todo este movimiento brinda una oportunidad enorme para aprovechar la energía útil.

En 2011, la energía hidroeléctrica proporcionó el 16 por ciento de la electricidad mundial, solo superada por los combustibles fósiles. La capacidad mundial en 2011 fue de 950 gigavatios (GW), con un 24 por ciento en China, un ocho por ciento en Estados Unidos y un nueve por ciento en Brasil. A nivel mundial, la capacidad hidroeléctrica se ha más que duplicado desde 1970.

En los Estados Unidos, la energía hidroeléctrica ha crecido constantemente, de 56 GW de capacidad instalada en 1970 a más de 78 GW en 2011. Sin embargo, como porcentaje de la generación eléctrica total de EE. UU., Ha disminuido del 12 por ciento en 1980 al 7 por ciento en 2012 , en gran medida como resultado del rápido crecimiento en las plantas de energía de gas natural y otras tecnologías de energía renovable como la eólica y la solar.

Cómo funciona

energía hidroeléctrica

Entonces, ¿cómo podemos obtener electricidad del agua? En realidad, las centrales hidroeléctricas y de carbón producen electricidad de manera similar. En ambos casos, una fuente de alimentación se utiliza para girar una pieza similar a una hélice llamada turbina, que luego convierte un eje de metal en un generador eléctrico, que es el motor que produce electricidad. Una planta de energía a carbón utiliza vapor para girar las palas de la turbina; mientras que una planta hidroeléctrica utiliza agua que cae para hacer girar la turbina. Los resultados son los mismos.

Conversión de agua en movimiento a electricidad

Para generar electricidad a partir de la energía cinética del agua en movimiento, el agua tiene que moverse con la velocidad y el volumen suficientes para hacer girar un dispositivo parecido a una hélice llamado turbina, que a su vez hace girar un generador para generar electricidad. En términos generales, un galón de agua por segundo que cae cien pies puede generar un kilovatio de electricidad.

Para aumentar el volumen de agua en movimiento, los embalses o presas se utilizan para recolectar el agua. Una abertura en la presa usa la gravedad para dejar caer agua por una tubería llamada compuerta. El agua en movimiento hace que la turbina gire, lo que hace que los imanes dentro de un generador giren y creen electricidad.

Hay una variedad de tipos de turbinas que se utilizan en las instalaciones de energía hidroeléctrica, y su uso depende de la cantidad de cabeza hidráulica (distancia vertical entre la presa y la turbina) en la planta. Los más comunes son los diseños de ruedas de Kaplan, Francis y Pelton. Algunos de estos diseños, llamados ruedas de reacción e impulso, usan no solo la fuerza cinética del agua en movimiento sino también la presión del agua.

La turbina Kaplan es similar a una hélice de barco, con un corredor (la parte de giro de una turbina) que tiene de tres a seis palas, y puede proporcionar hasta 400 MW de potencia. La turbina Kaplan se diferencia de otros tipos de turbinas hidroeléctricas porque su rendimiento se puede mejorar cambiando el paso de las palas. La turbina Francis tiene un corredor con nueve o más paletas fijas.

En este diseño de turbina, que puede tener un tamaño de hasta 800 MW, las paletas del rodete dirigen el agua para que se mueva en un flujo axial. La turbina Pelton consiste en un conjunto de cubos de forma especial que están montados en el exterior de un disco circular, por lo que se ve similar a una rueda de agua. Las turbinas Pelton se utilizan típicamente en sitios de alta presión hidráulica y pueden alcanzar hasta 200 MW.

La energía hidroeléctrica también se puede generar sin una represa, a través de un proceso conocido como “corriente del río”. En este caso, el volumen y la velocidad del agua no se aumenta con una presa. En cambio, un proyecto de pasada hace girar las palas de la turbina al capturar la energía cinética del agua en movimiento en el río. Los proyectos hidroeléctricos que tienen represas pueden controlar cuándo se genera electricidad porque las represas pueden controlar el tiempo y el flujo del agua que llega a las turbinas.

Por lo tanto, estos proyectos pueden optar por generar energía cuando más se necesita y es más valiosa para la red. Debido a que los proyectos de pasada no almacenan agua detrás de las presas, tienen mucha menos capacidad de controlar la cantidad y el momento en que se genera la electricidad. Otro tipo de tecnología hidroeléctrica se llama almacenamiento por bombeo. En una planta de almacenamiento por bombeo, el agua se bombea de un depósito inferior a un depósito superior durante las horas de menor actividad, cuando la electricidad es relativamente barata y utiliza electricidad generada a partir de otros tipos de fuentes de energía.

Bombear el agua cuesta arriba crea el potencial para generar energía hidroeléctrica más adelante. Cuando se necesita la energía hidroeléctrica, se libera en el depósito inferior a través de las turbinas. Inevitablemente, se pierde algo de potencia, pero los sistemas de almacenamiento por bombeo pueden ser hasta 80 por ciento eficientes. En la actualidad, hay más de 90 GW de capacidad de almacenamiento por bombeo en todo el mundo, con aproximadamente el 20 por ciento de esa capacidad en los Estados Unidos.

La necesidad de crear recursos de almacenamiento para capturar y almacenar para un uso posterior la generación de altas penetraciones de energías renovables variables (por ejemplo, eólica y solar) podría aumentar el interés en la construcción de nuevos proyectos de almacenamiento por bombeo.

Energía hidroeléctrica de bajo impacto

Energía hidroeléctrica de bajo impacto

Si bien las operaciones hidroeléctricas pueden causar impactos ambientales negativos, la forma en que se opera un proyecto puede marcar una gran diferencia en su grado de impacto ambiental. Los proyectos pueden gestionar las descargas de flujo de las represas para garantizar que haya suficiente agua en el río como para admitir especies nativas. Los flujos también se pueden programar para imitar los patrones de flujo naturales, que ayudan a transportar los sedimentos y a imitar las señales biológicas que habría proporcionado el ciclo de flujo natural.

El reacondicionamiento de presas con equipos de paso de peces e incluso la eliminación de presas en algunos tramos clave del río puede mejorar enormemente el acceso al hábitat río arriba. Las instalaciones hidroeléctricas que desean reducir sus impactos ambientales pueden someterse a un programa de certificación voluntario desarrollado por el Low Impact Hydropower Institute (LIHI).

LIHI es una organización independiente, sin fines de lucro, reconocida a nivel nacional, dedicada a reducir los impactos nocivos de la generación de energía hidroeléctrica mediante la creación de un estándar creíble y transparente para que los consumidores lo utilicen en la evaluación de la energía hidroeléctrica. Mediante el establecimiento del Programa de Certificación de Energía Hidroeléctrica de Bajo Impacto, LIHI certifica las instalaciones de energía hidroeléctrica con impactos ambientales y sociales que son bajos en comparación con otras instalaciones hidroeléctricas basadas en criterios objetivos.

Para obtener la certificación LIHI, una instalación debe proteger o mitigar adecuadamente sus impactos en las siguientes áreas: caudales, calidad del agua, paso y protección de peces, protección de cuencas hidrográficas, protección de especies amenazadas y en peligro, protección de recursos culturales, recreación e instalaciones recomendadas para eliminación. Los criterios de certificación se basan en las medidas de mitigación más recientes y más estrictas recomendadas para el proyecto hidroeléctrico por las agencias estatales y federales de recursos, incluso si esas medidas no son un requisito para operar la instalación.

El futuro de la energía hidroeléctrica

Los avances en turbinas aptas para los peces y la mejora de las técnicas de recopilación de datos para aumentar la efectividad de las tecnologías de paso de peces crean nuevas y emocionantes oportunidades para la industria hidroeléctrica. Si se construyen y operan de una manera que minimice los impactos ambientales y culturales, los proyectos hidroeléctricos pueden proporcionar fuentes de electricidad limpias y de bajo costo a las áreas rurales y urbanas del mundo entero.

La recolección de la energía de nuestros ríos puede ser parte de un conjunto inteligente y diverso de soluciones para reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles y el impacto que tienen en nuestro clima y salud pública. La capacidad de aumentar y disminuir la generación de energía hidroeléctrica es una valiosa fuente de generación flexible en la red eléctrica, que puede desplazar directamente al carbón y el gas natural, y ayudar a integrar mayores cantidades de recursos de energía renovables variables, como la eólica y la solar.

El potencial para desarrollar nuevos proyectos hidroeléctricos a gran escala en los Estados Unidos es generalmente bajo. Sin embargo, el Departamento de Energía de EE. UU. Y el Laboratorio Nacional Oak Ridge lanzaron una herramienta de mapeo hidroeléctrico en 2014 que estima más de 65 GW de potencial desarrollo hidroeléctrico nuevo en más de tres millones de ríos y arroyos de EE. UU. Que actualmente no cuentan con desarrollo hidroeléctrico.

El estudio identificó a los estados del oeste, incluidos Alaska, California, Colorado, Idaho, Montana, Oregon y Washington, como los que tienen el mayor potencial de desarrollo hidroeléctrico. El estudio se basa en un estudio financiado por el DOE publicado en 2012 que estimó 12 GW de potencial hidroeléctrico en las 80,000 presas sin motor del país. También existe un potencial adicional para aumentar la generación de electricidad en los proyectos hidroeléctricos existentes al ampliar el almacenamiento, actualizar los equipos y aumentar la eficiencia.

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