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1. ENERGÍA HIDRÁULICA Paloma Román Gómez2. 1. El agua como fuente de energía

El agua es un recurso natural disponible en las zonas en las que abunda.La energía que posee el agua se debe al Ciclo hidrológico, promovido por el Sol: El sol calienta elagua del mar y hace que se evapore, formando nubes que transportan el agua hasta el continentedonde descargan en forma de lluvia o nieve alimentando el caudal de los ríos que al desplazarse amayor velocidad, aumenta su energía cinética.Los cauces de agua presentan dos formas aprovechables de energía:

Energía potencial : Se aprovecha para la producción de energía eléctrica en las centraleshidráulicas.Energía cinética : despreciable en comparación con la potencial.

3. 2. Centrales hidráulicas ISon aquellas que utilizan la energía del agua para transformarla en energía eléctrica.Su funcionamiento se basa en utilizar la energía potencial, que posee una masa de agua embalsadasituada a una determinada altura, para transformarla en energía cinética que se utiliza para moverun sistema mecánico conectado a un generador que la transforma en eléctrica .Se instalan en zonas donde el caudal de agua es regular y existe una altura adecuada.

4. 2. Centrales hidráulicas IILas transformaciones energéticas que tienen lugar en el proceso son:

El agua, almacenada en una presa a una determinada altura, acumula ENERGÍAPOTENCIAL .El agua se hace descender hacia la central, con la pérdida de altura, la energía potencial se vatransformando en ENERGÍA CINÉTICA.El agua se hace pasar por una turbina con lo que la energía cinética se transforma enENERGÍA CINÉTICA DE ROTACIÓN.Dicha energía, mediante generadores unidos a una turbina se transforma en ENERGÍAELÉCTRICA que es entregada a la RED

5. 2. Centrales hidráulicas IIISu capacidad de generar electricidad es el resultado de:

La potencia de la central, que depende:Del desnivel que existe entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguasdebajo de la central.Del caudal máximo que se pueda turbinarDe las características de la turbinaDe las características del generador

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La energía garantizada en un año, que depende:Del volumen útil del embalseDe la potencia instalada

6. 3. ClasificaciónEn función del tamaño y de la potencia:

MICROHIDRÁULICA (P < 1Mw) MINIHIDRÁULICA (entre 1 y 10 Mw) GRANHIDRÁULICA (P >de 10 Mw) RENOVABLE NO RENOVABLE7. 3. Clasificación II8. 4. Tipos de centrales hidráulicas

Según su emplazamiento y el modo de captación del agua se diferencian:4. 1. CENTRAL DE RESERVA (= DE EMBALSE)4.2. CENTRAL DE BOMBEO (REVERSIBLE)4.3. CENTRAL DE AGUA FLUYENTE (= DE PASADA)

9. 4.1. Central de reservaSon las más frecuentesRequieren mayores inversiones

10. 4.1.1. Central de reservaSe alimenta del agua de grandes lagos o pantanos conseguidos por la construcción de presasEl agua almacenada en el embalse se deriva, según la demanda, mediante unas tuberías, hasta lasala de turbinas, que suele estar situada al pie de la presaPermite generar energía durante todo el año si se dispone de reservas suficientes

11. 4.1.2. Partes12. 4.1.3. Funcionamiento I: (Presa y tubería forzada)

La Presa, es un muro cuya misión es retener el agua, formando un embalse. Su diseño depende delas características del terreno.La tubería forzada canaliza el agua hacia las turbinas.Mediante compuertas se varía el caudal, que llega a las turbinas.Las rejillas filtradoras evitan que elementos como ramas, troncos, etc., puedan llegar a las turbinasy las dañen.

13. 4.1.4. Funcionamiento II: (La sala de turbinas)Es donde se encuentran los equipos encargados de transformar la energía cinética del agua enelectricidad e incorporarla posteriormente a la red eléctrica.En ella se encuentran:

La turbinaEl alternadorEl transformadorLos equipos de medición y control

14. 4.1.4.1. Funcionamiento II: (Turbina ­ alternador)La turbina es el elemento central que se encarga de transformar la energía cinética del agua enenergía mecánica y transmitirla a través de su eje al alternador.El agua, al salir a gran velocidad de la tubería forzada, presiona sobre los alabes de la turbina, porlo que esta gira, produciendo el giro del alternador, que genera la corriente eléctrica. Para que elrendimiento sea alto, la turbina debe aprovechar al máximo la energía del agua.Existen diferentes modelos y su elección dependerá del tipo de central (salto de agua, caudal…). Eleje de la turbina transmite la energía mecánica al alternadorEl alternador o grupo de alternadores: Se encuentran acoplados al eje de la turbina, genera unacorriente alterna de alta intensidad y baja tensión

15. 4.1.4.2. Funcionamiento II: (El transformador)El transformador: La corriente pasa a un transformador que la convierte en alta tensión y bajacorriente, apta para su transporte a grandes distancias con un mínimo de pérdidas.Equipos de medición y control

16. 4.1.5. Funcionamiento III: El transporteToda la energía generada se transporta desde la misma central a través de los postes eléctricos hastalos centros de consumo, donde un transformador la convierte en una corriente de baja tensión para

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su aplicación directa a los receptores domésticos e industriales17. 4.2. CENTRAL DE BOMBEO

Solo genera energía en horas punta y la consume en horas valle18. 4.2.1. CENTRAL DE BOMBEO

Dispone de dos embalses situados a diferente nivel con lo que se compensa las diferencias debidasla variabilidad de la demanda de energía a lo largo del día.

19. 4.2.1. CENTRAL DE BOMBEOLas turbinas son reversibles:

En las horas de mayor demanda la central turbina agua como una central de reserva normal yalmacena esta agua turbinada en el embalse inferiorDurante las horas del día en que la demanda de energía es menor el agua es bombeada alembalse superior para poder iniciar de nuevo el ciclo.

20. 4.3. Central de agua fluyenteCaptan una parte del caudal del río, lo trasladan hacia la central y una vez utilizado, se devuelve alrío.Las minihidraúlicas suelen ser de este tipo.

21. 4.3.1. Central de agua fluyenteFuncionamiento:

El río es desviado en una zona alta mediante una presaEl agua es conducido a un pequeño canal de carga desde donde es lanzada por una tuberíaforzada hasta la turbina, aumentando la energía cinética del agua y manteniendo constante elcaudalUna vez que el agua mueve la turbina es devuelta al cauce del río

22. 4.3.1. Central de agua fluyenteNo cuenta con reservas de aguaEl caudal suministrado varía según las estaciones

En invierno desarrolla su máxima potencia y deja pasar el agua excedenteEn verano la potencia disminuye en función del caudal

23. 5. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS CENTRALES HIDRÁULICAS Mientras que lagran hidráulica se considera un recurso no renovable por los grandes impactos que provoca, la mini ymicro supone un recurso renovable24. 5.1. IMPACTO AMBIENTAL DE LAS GRANDES CENTRALES HIDRÁULICAS I

Las grandes centrales hidroeléctricas, de más de 5.000 Kw. de potencia instalada, tienen unosfuertes impactos ambientalesTienen periodos de recuperación superiores a dos años, ya que la recuperación está relacionada conciclos más largos del clima, por lo que no se consideran renovables.El mayor problema de las grandes centrales hidroeléctricas es la colmatación de los pantanos,debida a los aportes de tierra de los ríos, esto produce la perdida de capacidad y disminución de lafertilidad del suelo aguas abajo, problemas de muy difícil solución.

25. 5.1. IMPACTO AMBIENTAL DE LAS GRANDES CENTRALES HIDRÁULICAS II26. 5.2. Minihidráulica: Ventajas I

Se considera un tipo de energía renovable ya que la relación entre los impactos ambientales quegeneran y los beneficios que producen es aceptable.Constituye una fuente inagotable de recursos energéticos que no emite gases de efecto invernaderoa la atmósfera, luego contribuye a la reducción de los impactos medioambientales que provoca elsistema de producción de electricidad, como la lluvia ácida o el calentamiento global del planeta.Según la legislación española, una central se considera minihidráulica si tiene una potenciainstalada menor o igual a 10MW ( REAL DECRETO 436/2004, BOE 27/03/04 ).

27. 5.2. Minihidráulica: Ventajas IILa energía obtenida en minicentrales hidroeléctricas ofrece, los siguientes beneficios:

Uso no consuntivo del agua , ya que ésta se recoge del río en un punto y se devuelve al cauceen una cota inferior, una vez transformada su energía en energía eléctrica a su paso por laturbina.Carácter autóctono , por lo que su desarrollo implica la reducción del grado de dependencia

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del sector energético exterior y el refuerzo de la seguridad del suministro.Energía limpia, no produce residuos contaminantes , excepto en la fase de construcción, enque deben extremarse las medidas minimizadoras de impactos ambientales.Carácter de generación distribuida , ya que en muchas ocasiones las unidades de producciónrenovables se encuentran cerca de los puntos de consumo. La distancia entre los lugares degeneración y consumo final provoca unas pérdidas al sistema de aproximadamente el 10% dela producción neta de electricidad.Es respetuosa con el medio ambiente , porque los impactos que genera son pequeños yfácilmente minimizables, incluso muchos son evitables si se toman las medidas adecuadas(escalas para peces, caudal ecológico, soterramiento de tuberías, etc.)Es inagotable gracias al ciclo hidrológico natural

28. 6. Recursos hidroeléctricos en España El potencial hidroeléctrico es la capacidad anual de producciónde energía hidroeléctrica, de él depende el potencial explotable.29. 6.1. Energía hidroeléctrica en España: Evolución

España cuenta con un consolidado sistema de generación de energía hidroeléctrica, siendo un sectortecnológicamente maduro.Su evolución:

Gran Hidráulica: Ha experimentado una disminución en la aportación de energía a laproducción total de electricidad, pasando de ser una energía de base a ser una energía decalidad que se utiliza para hacer frente a las puntas de demanda.Su peso máximo fue alcanzado, a mediados de la década de 1950, luego comenzó a decrecera favor de las energías térmica y nuclearMinihidráulica: Sigue creciendo aunque de manera muy moderada.

La producción hidroeléctrica anual es muy variable y depende de la de la pluviosidad:En años húmedos supera los 40.000 GWhEn años secos no llega a los 25.000 GWh

30. 6.2. Producción eléctrica en España por cuencas31. 6.3. Potencial Hidroeléctrico en España por cuencas (GWh/año) II32. 6.4. Energía hidroeléctrica en España

El parque español de centrales hidroeléctricas cuenta con un gran número de instalaciones queconstituyen una potencia total acumulada de 18.373 MW, lo que representa un 20% de la potenciatotal instalada.Gran Hidráulica:

Con más de 200 MW: Existen, en activo 21, centrales representan conjuntamente alrededordel 50% de la potencia hidroeléctrica total.Las de mayor potencia son las de Aldeadávila con 1.139 MW, José María Oriol con 915 MWy el aprovechamiento de Cortes­La Muela con 908 MW.Entre 100 y 200 MW: Existen 14 centrales, representan conjuntamente alrededor del 12% dela potencia hidroeléctrica totalEntre 50 y 100 MW: Existen 36 centrales suponen el 14,3% del total.

Menos de 50 MW:Entre 50 y 10 MW: Existen unas 46Con 10 o menos MW instalados ( Minihidráulica ) existen 1.183 instalaciones

Entre estos dos tipos suman 4.853 MW33. 6.4.1. Localización de las centrales españolas con mayor potencia instalada34. 6.4.2. Minihidráulica en España35. 6.5. Futuro en España

Las perspectivas de desarrollo de esta energía son limitadas.Gran hidráulica: Las razones que impiden el aprovechamiento del potencial pendiente dedesarrollar son:

Razones medioambientalesCompetencia en los usos del agua

Minihidraúlicas: Alto potencial pendiente de desarrollar viable técnica ymedioambientalmente.

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El Plan de Energías Renovables (PER) 2005­2010 prevé la construcción de 810 nuevos MW, todosellos en centrales de menos de 50 MW.Las actuaciones previstas son:

Construcción de nuevas centralesModernización de las existentesRehabilitación de centrales abandonadas o en desuso.

36. 6.6. Evolución de la potencia instalada en España37. 6.7. Minihidráulica: objetivos del PER38. 7. Recursos hidroeléctricos en la Unión Europea El potencial hidroeléctrico es la capacidad anual deproducción de energía hidroeléctrica, de él depende el potencial explotable.39. 7.1. Producción mundial de energía hidroeléctrica

Los estudios realizados por la Agencia Internacional de la Energía (2005) señalan que laproducción hidroeléctrica en el mundo representa el 2,2% del total de la energía primaria y un 19%de la electricidad, lo que implica un ahorro en emisiones de CO2 del 8,5%

40. 7.2. La energía hidroeléctrica en la Unión EuropeaEn el área hidroeléctrica, España en relación a la Unión Europea, ocupa el tercer lugar en cuanto apotencia hidroeléctrica instalada con centrales minihidraúlicas y el cuarto en cuanto a grandescentrales.

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