¿Qué es la energía hidráulica?
La energía hidráulica se sirve del agua como principal fuente para obtener energía. Se consigue aprovechando la energía cinética y potencial del agua, especialmente de los saltos, ríos o embalses. La fuerza del agua provoca que las turbinas giren. Estas, asociadas a transformadores, dan como resultado la energía eléctrica.
Tras estas primeras palabras, vamos a profundizar en el concepto, así como en los usos y las ventajas de este tipo de energía renovable.
¿Cómo funciona la energía hidráulica?
Para entender cómo funciona la energía hidráulica, antes hay que comprender los elementos esenciales que entran en juego. El agua es, por supuesto, uno de ellos. Pero hay más.
Uno de los componentes fundamentales en el proceso es la turbina hidroeléctrica. Se trata de un aparato constituido básicamente por un estator y un rotor. La función del estator es regular y encauzar la masa de agua, mientras que el rotor transmite la energía cinética del agua al eje sobre el que está instalado. No hay un solo tipo de turbina: podemos encontrar tres clases de turbinas para el aprovechamiento de los recursos hídricos.
Tipos de turbina
La utilización de un tipo u otro de turbina, se relaciona sobre todo con la altura del agua y su caudal. Dependiendo de estos dos factores, puede utilizarse la turbina Francis, la Kaplan o la Pelton.
En cuanto a la Francis, fue inventada en 1848 por el ingeniero James B. Francis. Es el tipo de turbina más utilizado en el proceso de obtención de energía hidroeléctrica.
Se trata de un dispositivo de flujo centrípeto donde el agua se transmite al rotor mediante una conducción en forma espiral. El estator se ocupa de dirigir el caudal, invirtiendo los álabes del rotor. La turbina Francis se usa generalmente para saltos de altura moderada (hasta 400 m) y caudales de entre 2 y 100 m³ por segundo.
Respecto a la turbina Kaplan, fue desarrollada en 1913 y se asemeja en su funcionamiento a las hélices de un barco. Es de tipo axial, es decir, funciona a través de ejes. En este caso, el caudal provoca que las palas de la hélice rueden hacia fuera y adentro. La posibilidad de regular el ángulo de los álabes hace que se obtenga un muy buen aprovechamiento en pequeños saltos de agua y en caudales de volúmenes muy variables.
Por su parte, el funcionamiento de la turbina Pelton, desarrollada en 1879, se asemeja al de una noria con palas. El agua se traslada a una conducción con una oclusión en su extremo. Esta boquilla es la que propicia el aumento de velocidad del agua.
El agua sale disparada de la boquilla, impacta con las palas de la turbina y estas se mueven. La turbina Pelton es preferida en saltos de agua muy grandes (hasta 1.400 m) y caudales menores a 50 m³ por segundo. De esta manera, se consigue mayor velocidad.
Tipos de energía hidráulica
Los tipos de energía hidráulica también puede dividirse de acuerdo a la procedencia del agua, esto es, si se trata del mar, corrientes de ríos… Así pues, encontramos la energía mareomotriz como una de las más interesantes. El sistema puede o no estar fijo al seno marino, en todo caso sirve para producir electricidad gracias al movimiento de las aspas, que a su vez son movidas por las corrientes.
La energía undimotriz también está relacionada con el mar, pero no con las mareas o flujos subacuáticos, sino directamente con las olas. Es un tipo de sistema que depende mucho del clima de la zona, por lo que las empresas dedicadas a instarlas, deben elegir cuidadosamente el área. La electricidad se obtiene mediante boyas asociadas a maquinaria subacuática. Las boyas trasladan el movimiento del oleaje a las turbinas, dando como resultado la obtención de electricidad.
Un tipo de energía hidráulica menos conocido se produce a través de los Pelamis. Estos son generadores que se colocan en la superficie del mar para recibir directamente la fuerza de las olas.
Por su parte, la energía maremotérmica también está relacionada con el mar, aunque su principio es muy diferente a los anteriores. Esta clase de energía hidráulica se sirve de las variaciones de temperatura en las capas de agua de los océanos.
Particularmente en mares tropicales, existen 3 capas de diferentes temperaturas. El principio de este tipo de energía es modificar las temperaturas de las distintas capas de agua a través de intercambiadores térmicos para crear, así, flujos de corriente a grandes velocidades.
Respecto a la energía minihidráulica, es la que se obtiene del caudal de los ríos. Su utilización es especialmente interesante para dotar de electricidad a pequeñas poblaciones donde haya arroyos, ríos o afluentes de agua.
Usos de la energía hidráulica
Los usos de la energía hidráulica tienen como punto en común la obtención de electricidad a partir del movimiento del agua. Pero podemos encontrar diversas utilizaciones:
- Proporciona energía a áreas aisladas o alejadas. Se trata de un tipo de energía ideal para todas las zonas alejadas de instalaciones energéticas. Montar un sistema hidroeléctrico en una zona remota hará que se convierta en independiente energéticamente.
- Uso en industrias. Es habitual que las industrias pesadas necesiten un consumo de electricidad de grandes proporciones. Servirse de la energía hidroeléctrica minimiza el perjuicio ocasionado al medio ambiente… pero no solo eso. También entran en juego cuestiones económicas. Lo cierto es que si muchas industrias siderúrgicas solo recurriesen a la energía procedente de combustibles fósiles, habría demasiado gasto y la rentabilidad disminuiría.
- Rehabilitación de centros energéticos sin actividad. La energía hidroeléctrica hace posible la vuelta al funcionamiento de centrales hidroeléctricas paradas u obsoletas. Es decir, cuando se produce un exceso de obtención de energía, puede desviarse para que otras centrales vuelvan a funcionar. Asimismo, es posible vender los excedentes energéticos.
- Uso en agricultura y ganadería. Cuando es necesario liberar a los embalses de agua, esta puede ser reconducida con fines agrícolas. Mediante instalaciones específicas, el agua sobrante de las centrales irá a parar a donde sea necesaria, beneficiando muy especialmente a la agricultura y ganadería. Además, es un agua totalmente limpia y libre de contaminación por lo que su uso en regadíos o para consumo animal, la convierte en muy valiosa.
Ventajas de la energía hidráulica
Entre las principales ventajas de la energía hidráulica, podemos mencionar:
- Es renovable. Las energías renovables son, actualmente, fundamentales para evitar un posible futuro colapso energético por la ausencia de combustibles fósiles (petróleo, carbón…). La energía hidráulica es inagotable por cuanto procede de lluvias, deshielos y del ciclo del agua.
- Es barata. A pesar de que la instalación de la central no es barata, pasado el tiempo se amortizará la inversión. Hay que tener en cuenta que la fuente principal, el agua, siempre se renueva. De este modo, los responsables de la central no tendrán que estar pendientes de las fluctuaciones económicas que suelen afectar a otros tipos de energía.
- Proporciona estabilidad. Así como otros tipos de energía renovable pueden depender más de las condiciones meteorológicas (por ejemplo, la solar), la energía hidroeléctrica es estable y no provoca escasez energética por falta de lluvia, habida cuenta las reservas almacenadas.
- Flexibilidad. Al contrario que otras fuentes, puede adaptarse en muy poco tiempo a las necesidades de los usuarios y las áreas donde se disfrute. La producción podrá controlarse, aumentarse o disminuirse fácilmente si la situación así lo exige.
- Seguridad. Una de las ventajas más importantes de las centrales hidroeléctricas es ayudan a evitar el deterioro del medio ambiente. Es fácil de entender si tenemos en cuenta que, durante el proceso, las modernas centrales hidroeléctricas no generan apenas sustancias tóxicas. La cantidad de tóxicos (particularmente metano) que van a parar a los embalses es insignificante, pero por este pequeño detalle no podemos considerarla como energía verde.
- Mejora de zonas pantanosas e inundables. Con la construcción de una presa o central hidroeléctrica, pueden solventarse ciertos problemas en áreas propensas a inundaciones, así como en áreas donde se depositen aguas estancadas. La central puede aprovechar el agua y cambiar el aspecto de la zona, eso sí, siempre que esta no sea considerada de valor por su biodiversidad o aspectos medioambientales.
Desventajas de la energía hidráulica
También existen algunas desventajas de la energía hidráulica. Entre las más evidentes, destaca el afeamiento o deterioro del paisaje, aunque este caso solo se produce cuando se eligen zonas con ecosistemas amenazados o parajes naturales especialmente hermosos y con gran biodiversidad.
Sabido es que algunos embalses construidos en épocas pasadas, han modificado negativamente el ecosistema del lugar. Actualmente y dependiendo de los países, las normativas son muy estrictas y deben instalarse en zonas donde no deterioren las condiciones medioambientales.
La dificultad de hallar el área adecuada es otra de las desventajas. Antes del montaje de la central, hay que realizar complejos estudios geotécnicos y medioambientales precisamente para minimizar el impacto referido. A todo ello se une la propia construcción de la central que, como hemos dicho, resulta cara.
Pero lo cierto es que, haciendo balance, ganan las ventajas. Sean grandes centrales hidráulicas o pequeñas instalaciones de autoabastecimiento, sus beneficios son evidentes dado que, insistimos, es una fuente inagotable y cuya materia prima no cuesta dinero.