Energía hidroeléctrica: definición, usos, ventajas y desventajas

Definición de energía hidroeléctrica

La Oficina de Eficiencia Energética y Energías Renovables de los Estados Unidos define la energía hidroeléctrica, también conocida como energía hidroeléctrica, como «una fuente renovable de energía que genera energía mediante el uso de una presa o estructura de desvío para alterar el flujo natural de un río u otro cuerpo de agua». agua.» La definición se puede vislumbrar incluso dentro del propio término, que combina la palabra griega hydro, que significa «agua», y la palabra fenicia elekron, que significa «luz brillante».

La historia de la energía hidroeléctrica se remonta a miles de años, hasta los antiguos griegos, que utilizaban ruedas hidráulicas para moler harina, y los antiguos egipcios, que utilizaban tornillos hidráulicos para riego. Pero en el mundo moderno, la energía hidroeléctrica se utiliza desde finales del siglo XIX, en instalaciones como la que se muestra arriba, donde utiliza la energía del agua en movimiento para generar electricidad.

¿Qué significa la hidroelectricidad para el mundo?

La energía hidroeléctrica es considerada una de las fuentes de energía más importantes del mundo. Es la forma más común de energía renovable y produce alrededor del 16% de la electricidad mundial, tres veces más que la energía eólica y seis veces más que la energía solar. En total, aproximadamente el 71% de toda la electricidad renovable generada en la Tierra proviene de energía hidroeléctrica. En Estados Unidos, la energía hidroeléctrica es, con diferencia, la principal fuente de energía renovable y representa alrededor del 96% de toda la producción de energía renovable.

La hidroelectricidad tiene algunas ventajas importantes. La primera es la alta densidad de energía contenida en el agua que fluye. La segunda es que la fuente de energía es gestionable, lo que significa que los operadores de las centrales eléctricas pueden regular el flujo de agua generando así más o menos electricidad, según sea necesario. Esto ayuda a las centrales hidroeléctricas a satisfacer las demandas siempre cambiantes de los clientes de electricidad en todo el mundo. Las centrales hidroeléctricas son particularmente comunes en países desarrollados como Estados Unidos, China, Brasil, Canadá, India y Rusia.

Ejemplos de energía hidroeléctrica

Las plantas hidroeléctricas se dividen en tres tipos principales: represas de embalse, instalaciones de pasada y almacenamiento por bombeo. Las presas de embalse pueden ser las más emblemáticas. Son enormes represas creadas en los principales ríos con el objetivo de acumular una gran y profunda reserva de agua detrás de ellas. Estos embalses sirven para almacenar energía, en grandes volúmenes y a alta presión, que luego puede enviarse a través de la presa y usarse para generar electricidad según sea necesario. Un ejemplo famoso es la presa Hoover, construida en la década de 1930 en la frontera entre Nevada y Arizona.

Un segundo tipo común de planta hidroeléctrica se llama instalación de «corriente fluvial». En lugar de represar un río entero, estas instalaciones canalizan una parte de un río hacia una planta de energía más pequeña, dejando intacta la mayor parte del flujo natural del río. Un ejemplo es la presa Chief Joseph en Bridgeport, Washington. Por supuesto, es importante señalar que, aunque estas instalaciones de pasada son más respetuosas con el medio ambiente, no generan tanta energía como las presas de embalse mencionadas anteriormente.

El tercer y último tipo de energía hidroeléctrica es el almacenamiento por bombeo. Estas instalaciones almacenan energía bombeando agua desde embalses de menor elevación a embalses de mayor elevación. Luego, el agua puede liberarse cuesta abajo y usarse para generar electricidad según sea necesario. Se pueden combinar con fuentes como la energía solar para almacenar el exceso de energía durante el día y luego ponerla a disposición cuando la demanda alcanza su punto máximo a primera hora de la tarde.

¿Cuál es la central de energía hidroeléctrica más grande del mundo?

China es ahora el mayor productor de energía hidroeléctrica del mundo. También alberga la presa hidroeléctrica más grande del mundo: el Proyecto de la Presa de las Tres Gargantas, ubicada en la garganta de Xilingxia, en la provincia de Hubei, China.

La construcción de la presa de las Tres Gargantas comenzó en 1994 y no se terminó hasta 2003. La presa es una presa de embalse misiva que tiene casi una milla y media de largo. La presa retiene una gigantesca pared de agua de casi 600 pies de altura. Debajo de la presa, el agua fluye a una velocidad de 20.000 a 30.000 pies cúbicos por segundo a través de treinta y dos grandes turbinas capaces de generar hasta 22.500 megavatios, algo así como treinta veces la capacidad de una central eléctrica típica.

¿Qué es la energía hidroeléctrica?

¡El agua es algo bastante poderoso! Lo sabrás si te has parado en un arroyo y has sentido el agua pasar a tu lado. O si has practicado rafting en un río embravecido. Incluso las simples imágenes de un lugar como las Cataratas del Niágara ayudan a apreciar la fuerza del agua en movimiento. Esta no es una observación nueva y el agua se ha utilizado para producir diferentes formas de energía durante mucho tiempo. Cuando la electricidad se genera a partir de agua corriente, se llama energía hidroeléctrica, y el prefijo ‘hidro’ se refiere al agua.

La energía hidroeléctrica se considera un recurso energético renovable porque es un recurso energético que se regenera en un corto período de tiempo. Puedes pensar en esto como el pelo de tu cabeza. Si te haces un mal corte de pelo que no te gusta, no tienes que preocuparte demasiado porque volverá a crecer en un tiempo razonable. Sin embargo, si pierdes un brazo, ¡ciertamente no podrás regenerarlo! Tu cabello es un recurso renovable, mientras que tu brazo es un recurso no renovable.

La luz del sol, el viento y el calor generados por la tierra son tipos similares de recursos energéticos renovables. Así como no puedes evitar que el agua fluya, no puedes evitar que el sol brille o que sople el viento. El recurso se «renueva» a medida que se utiliza y, a diferencia de cosas como minerales y metales, no se encuentra en la Tierra en cantidades limitadas.

La energía hidroeléctrica es una fuente energética muy importante, tanto a nivel nacional como mundial. Alrededor del 19% de la producción total de electricidad del mundo proviene de la energía hidroeléctrica y alrededor del 7% de la energía en los EE.UU. Cuando miramos la energía hidroeléctrica para los EE.UU. en términos de fuentes de energía renovables (comparando esto con cosas como la energía solar, la energía eólica, energía geotérmica y biocombustibles), representa el 96% de la producción eléctrica de energías renovables. ¡Eso significa que casi toda nuestra producción de energía que proviene de fuentes de energía renovables proviene del agua!

¿Cómo funciona la energía hidroeléctrica?

Todas las centrales hidroeléctricas modernas funcionan siguiendo los mismos principios básicos. Utilizan canales de agua que fluyen a través de una gran turbina, que hace girar la turbina y genera así electricidad.

La presa que se muestra arriba es una presa de embalse con un gran embalse detrás. La presa canaliza el agua del embalse a alta presión a través de una larga tubería forzada, que la lleva a una turbina. La turbina es como una pala de ventilador gigante (o imaginemos la hélice de un barco enorme) que gira a medida que el agua pasa a su lado. La turbina está conectada a un generador que utiliza el movimiento giratorio para tirar electrones a través de un cable. Luego, esta electricidad se procesa y se envía a los consumidores. Mientras tanto, el agua sale de la presa y regresa al río, aunque a menor altura.

Ventajas de la energía hidroeléctrica

La energía hidroeléctrica tiene varias ventajas, en comparación con otras formas de energía renovable y con los combustibles fósiles.

• No se requiere combustible: a diferencia del carbón u otros combustibles fósiles, la energía hidroeléctrica sólo requiere un río adecuado y un sitio edificable.
• Renovable y limpia: la energía hidroeléctrica no genera contaminación del aire como los combustibles fósiles.
• Despachable: a diferencia de otras formas de energía renovable, la energía hidroeléctrica es «despachable», lo que significa que los operadores de la planta pueden ajustar el flujo de agua para satisfacer la demanda de electricidad.
• Confiable – La energía hidroeléctrica está disponible las veinticuatro horas del día, los siete días de la semana, a diferencia de la energía solar y eólica cuyo suministro es más intermitente.
• Económico de mantener: aunque la construcción de represas hidroeléctricas es costosa, generalmente tienen costos de mantenimiento bajos en comparación con otras fuentes de energía.

Desventajas de la energía hidroeléctrica

Como ocurre con cualquier fuente de energía, la energía hidroeléctrica también tiene varias desventajas.

• Disponibilidad limitada: la energía hidroeléctrica requiere un río adecuado, que no está disponible en todas partes.
• Quedarse sin sitios – Muchos de los mejores ríos ya están llenos, lo que significa que hay poco espacio para represas hidroeléctricas adicionales.
• Alto Costo – Las represas hidroeléctricas requieren grandes costos de construcción. La presa de las Tres Gargantas, por ejemplo, costó más de 30.000 millones de dólares.
• Costos ecológicos: las represas bloquean los frágiles ecosistemas fluviales, interrumpiendo la migración de peces, entre otros problemas.

Resumen de la lección

La energía hidroeléctrica es la fuente de energía renovable más popular del mundo. Proporciona energía limpia y distribuible a millones de personas en todo el mundo. El país de Noruega, por ejemplo, genera aproximadamente el 99% de su electricidad mediante energía hidroeléctrica. Es una tecnología probada y confiable que no produce contaminación del aire ni contribuye al cambio climático.

Sin embargo, también tiene muchas desventajas. El principal de ellos es la falta de sitios fluviales adecuados. Como tal, el futuro de la energía hidroeléctrica sigue siendo incierto. ¿Habrá nuevas inversiones en represas hidroeléctricas? ¿Cambiarán los patrones de lluvia como resultado del cambio climático? ¿Será más común el almacenamiento por bomba? En un mundo hambriento de energía, sólo el tiempo lo dirá.

El agua genera electricidad

Entonces, ¿cómo se genera exactamente la electricidad a partir del agua? Esto generalmente ocurre a través de una presa hidroeléctrica que se construye a lo largo de un curso de agua. Piense en el agua del Niágara. El agua que fluye sobre las cataratas viaja más rápido que el agua que se acerca a las cataratas. A medida que el agua viaja cuesta abajo, gana velocidad y potencia.

Para aprovechar esto, se construyen presas a lo largo del canal donde hay un gran desnivel. Esta es exactamente la razón por la que no esperaría encontrar represas en lugares llanos como Florida, pero sí en las regiones montañosas y montañosas del suroeste de EE. UU.

Al igual que bajar por un tobogán en el patio de recreo, el agua es arrastrada cuesta abajo por la gravedad y gana velocidad a medida que avanza (te mueves más rápido en la parte inferior del tobogán que en la parte superior, ¿verdad?). Dentro de la presa hay turbinas que giran con el agua en movimiento, de forma similar a como un molinete gira con el viento que pasa.

Los ejes de las turbinas que giran están conectados a un generador, y el giro de las turbinas genera electricidad dentro del generador. El generador está conectado a líneas eléctricas, que transmiten la electricidad a hogares y edificios tal como lo hacen con las centrales eléctricas de carbón y de gas natural.

Así como el viento que pasa por el molinete no se ve afectado por el molinete en sí, el agua que fluye por las turbinas no se ve afectada cuando pasa a través de la presa. Sigue río abajo como si nada hubiera pasado. ¡Puedes ver por qué este es un recurso energético tan valioso y ampliamente utilizado en todo el mundo! Sin embargo, cada fuente de energía tiene sus pros y sus contras. Veamos los beneficios y desventajas que conlleva aprovechar el asombroso poder del agua en movimiento.

Pros y contras de la energía hidroeléctrica

Como ya sabes, la energía hidroeléctrica es beneficiosa porque es un recurso renovable. El agua no se ve afectada mientras fluye a través de la presa y hace girar las turbinas: ¡el agua fluirá independientemente de que haya una presa allí o no! Esto también significa que hay una contaminación mínima, a diferencia de la contaminación del aire y del agua generada por las centrales nucleares y de carbón.

Debido a que el agua fluye naturalmente, tampoco tenemos que crear agua para que corra a través de la presa. El agua la proporciona la naturaleza y simplemente tenemos que sentarnos y dejar que ella haga todo el trabajo. Esto también significa que los costos operativos y de mantenimiento son relativamente bajos para la propia presa.

Una de las razones por las que la energía hidroeléctrica es tan popular es su confiabilidad. La energía eólica es excelente, pero si no sopla el viento, no se genera electricidad. La energía solar tiene un problema similar. Si el sol no brilla, no estás generando electricidad a partir de la luz solar. Sin embargo, las presas están diseñadas específicamente para retener agua detrás de ellas. Esto proporciona un flujo constante y constante de energía del agua que lo atraviesa. Entonces, en lugar de depender de la lluvia para suministrar agua, sabemos que el agua estará allí esperando para hacer girar esas turbinas dentro de la presa.

Si bien la energía hidroeléctrica puede ser un recurso renovable muy beneficioso, también existen desventajas al utilizar agua para generar electricidad. Si bien los costos de mantenimiento son bajos una vez construida la presa, su construcción es muy costosa y requiere grandes inversiones iniciales.

¿Y conoces esos embalses detrás de la presa? En su mayor parte, son una fuente de agua constante y confiable. Pero dependen del agua que proviene de sus propias fuentes, como la lluvia. Si no llueve, el embalse puede secarse. Es como tener una fuga lenta en la bañera. Si te sientas ahí el tiempo suficiente y no vuelves a abrir el agua para volver a llenar la tina, eventualmente terminarás sentado en una tina seca, ¡lo cual no funciona muy bien!

Las represas también pueden tener graves impactos en el medio ambiente circundante. Piénselo de esta manera: hay una calle muy transitada que atraviesa el centro de la ciudad y que parece moverse bastante bien. De repente, se construye un gran muro al otro lado de la carretera que la reduce de cuatro carriles a uno. Es probable que el tráfico se acumule y algunas personas simplemente ya no puedan funcionar. Y todas las casas, plantas y animales se verán obligados a trasladarse al lugar donde se construyó el muro.

Una presa tiene el mismo efecto en el entorno fluvial. No se permite que el agua fluya río abajo como lo haría sin la presa, por lo que retrocede, creando el embalse detrás de ella. El embalse sólo puede construirse inundando el terreno detrás de la presa, por lo que las personas, las plantas y los animales quedan desplazados. Dado que el flujo se altera en la presa, las áreas aguas abajo reciben menos agua de la que recibirían normalmente.

Esto es como nuestro problema de tráfico donde sólo un número limitado de personas pueden atravesar el muro para ir a trabajar. Si el agua no puede llegar a los ecosistemas que dependen de ella, esas plantas, animales y personas se ven muy afectados.

Las poblaciones de peces también sufren en las represas porque muchos peces migran a través de ríos y arroyos. Es posible que puedas escalar el muro del camino, pero los peces no tienen brazos. Se quedan atrapados en un lado de la presa o en el otro, o mueren al atravesar las palas de la turbina que giran en el interior.

Resumen de la lección

Cuando piensas en lo asombrosa y poderosa que es el agua, no sorprende pensar en lo útil que puede ser para nosotros. Los seres humanos han utilizado durante mucho tiempo el agua como fuente de energía y energía, y cuando utilizamos el agua que pasa para generar energía eléctrica, la llamamos energía hidroeléctrica. Esto tiene sentido porque «hidro» significa agua, como ocurre con la hidratación y la hidrología.

La energía hidroeléctrica, un recurso renovable, se genera cuando el agua fluye a través de una presa. La presa tiene turbinas en su interior, y así como el viento mueve las aspas de un molinete sin pensarlo, el agua hace girar las turbinas sin pestañear. Los ejes de la turbina giran dentro de un generador que produce electricidad. Luego, esta electricidad se transporta a hogares, empresas y otros lugares a través de líneas eléctricas provenientes de la presa.

La energía hidroeléctrica es el tipo de energía renovable más popular por muchas razones. Las represas tienen costos de mantenimiento relativamente bajos y hay poca o ninguna contaminación del aire o del agua. Dado que la naturaleza tiene la amabilidad de proporcionar agua, ¡no es necesario que salgas a buscarla! Simplemente siéntese y deje que el agua haga todo el trabajo duro mientras fluye a través de la presa. La energía hidroeléctrica también es bastante confiable y predecible porque a medida que el agua se acumula detrás de la presa, proporciona un suministro estable y constante.

La energía hidroeléctrica es excelente, pero ciertamente no es perfecta. Los embalses que se acumulan sólo pueden hacerlo si inundan el terreno detrás de la presa. Esto significa que las personas, plantas y animales que viven allí ya no tienen un lugar al que llamar «hogar». Y si bien el embalse proporciona un suministro constante a la presa, los embalses también deben llenarse desde algún lugar. Si sus suministros se agotan, su depósito puede secarse, lo que significa que no se genera electricidad.

Las represas también impactan el medio ambiente circundante porque, al igual que levantar un muro en una carretera muy transitada hacia la ciudad, alteran drásticamente el flujo natural del agua que se dirige río abajo. Todas las personas, plantas y animales que viven debajo de la presa dependen de ese flujo de agua, y surgen problemas si ya no les llega. Los peces se ven especialmente afectados porque migran a través de arroyos y ríos. Ciertamente no pueden sortear la presa trepando por ella, y si la atraviesan, corren el riesgo de sufrir lesiones o la muerte a causa del giro de las palas de la turbina.

Los resultados del aprendizaje

Una vez finalizada esta lección, debería poder:

• Describir la confiabilidad de la energía hidroeléctrica.
• Determinar las ventajas y desventajas de la energía hidroeléctrica.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador