Cómo funciona la energía eólica
Cuando se ve pasar un río, es difícil imaginar la fuerza que lleva. Si alguna vez has hecho rafting en aguas bravas, habrás sentido una pequeña parte de la fuerza del río. Los rápidos se crean cuando un río, que lleva una gran cantidad de agua cuesta abajo, se embotella a través de un estrecho pasaje. Cuando el río se ve obligado a pasar por esta abertura, su caudal se acelera. Las centrales hidroeléctricas aprovechan la energía del agua y utilizan una mecánica sencilla para convertir esa energía en electricidad. En realidad, las centrales hidroeléctricas se basan en un concepto bastante sencillo: el agua que fluye a través de una presa hace girar una turbina, que a su vez hace girar un generador.AdvertisementAquí están los componentes básicos de una central hidroeléctrica convencional:
El agua del embalse se considera energía almacenada. Cuando se abren las compuertas, el agua que fluye por la tubería forzada se convierte en energía cinética porque está en movimiento. La cantidad de electricidad que se genera viene determinada por varios factores. Dos de esos factores son el volumen de flujo de agua y la cantidad de cabeza hidráulica. La altura se refiere a la distancia entre la superficie del agua y las turbinas. A medida que la altura y el caudal aumentan, también lo hace la electricidad generada. La altura suele depender de la cantidad de agua que haya en el embalse.Comienzos sencillosEl uso de la energía hidroeléctrica alcanzó su punto álgido a mediados del siglo XX, pero la idea de utilizar el agua para generar energía se remonta a miles de años atrás. Una central hidroeléctrica es básicamente una rueda hidráulica de gran tamaño. Hace más de 2.000 años, se dice que los griegos utilizaban una rueda de agua para moler el trigo y convertirlo en harina. Estas antiguas ruedas hidráulicas son como las turbinas de hoy, que giran cuando una corriente de agua golpea las aspas. Los engranajes de la rueda molían el trigo hasta convertirlo en harina.
Cómo funciona un generador hidráulico
Una presa hidroeléctrica convierte la energía potencial almacenada en un depósito de agua detrás de la presa en energía mecánica, también conocida como energía cinética. Cuando el agua baja por la presa, su energía cinética se utiliza para hacer girar una turbina.
¿Tienes curiosidad por la terminología energética utilizada en este artículo? El sitio web de la Administración de Información Energética de EE.UU. ofrece un resumen fácil de entender de términos energéticos como energía potencial y energía mecánica/cinética.
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Pros y contras de la energía hidroeléctrica
La energía hidroeléctrica es una forma de energía renovable que se produce aprovechando la fuerza del agua en movimiento y convirtiéndola en electricidad utilizable. Una presa es una parte vital de este proceso y funciona reservando o reteniendo esta energía y controlando su flujo. Este flujo puede utilizarse de forma más eficaz, ya que su velocidad controlada hace girar las turbinas que generan electricidad.
La mayoría de las formas de energía implican un movimiento que genera energía, y se construye un sistema para aprovechar y controlar esa energía. En las centrales hidroeléctricas, esto viene en forma de turbina, que es esencialmente una enorme hélice sobre un eje. El flujo de agua empuja la turbina, como el viento haría girar un molino de viento, que hace girar la turbina y el eje. El eje forma parte de un generador eléctrico y su movimiento actúa como un motor que genera energía.
Una presa es una parte esencial de este proceso porque crea altura. Cuando se construye una presa en un río grande, se suele construir con una altura considerable. Detrás de la presa se acumula el caudal natural del río. En la parte inferior del muro de la presa hay un paso conocido como toma de agua. La presión que se acumula detrás del muro por la corriente del río crea presión. Debido a la creciente presión y a la gravedad dentro de este embalse, el agua caerá a través de esta válvula de toma o tubería forzada. La tubería forzada, o túnel de entrada, conduce a la hélice de una turbina. A medida que el agua fluye sobre la turbina, su corriente y velocidad harán que la turbina gire, produciendo así energía en el generador.
Hidroeléctrica británica
El embalse es el tipo más común de central hidroeléctrica. Una instalación de embalse, normalmente un gran sistema hidroeléctrico, utiliza una presa para almacenar el agua del río en un embalse. El agua liberada del embalse fluye a través de una turbina, haciéndola girar, que a su vez activa un generador para producir electricidad. La generación puede utilizarse de forma bastante flexible para satisfacer la demanda de carga base y los picos de carga. El agua también puede liberarse para satisfacer las necesidades cambiantes de electricidad o para mantener un nivel constante del embalse. La disposición de una instalación hidroeléctrica de embalse típica se muestra a continuación en la primera figura. Una de las presas de embalse más famosas del mundo, la presa Hoover, se muestra en la segunda figura (aunque cabe señalar que, a escala mundial, la presa Hoover es más famosa que grande).
Una instalación de derivación, a veces llamada de pasada, canaliza una parte de un río a través de un canal o tubería forzada. Puede no requerir el uso de una presa, pero también tiene una flexibilidad limitada para seguir las variaciones máximas de la demanda de energía. Por lo tanto, será útil principalmente para la capacidad de carga base. Este escenario da lugar a inundaciones limitadas y a cambios en el caudal de los ríos. En Estados Unidos, muchas de las presas del noroeste del Pacífico (en los ríos Columbia y Snake) son presas de desvío o de paso, con un embalse de almacenamiento limitado o inexistente detrás de la presa. La figura siguiente muestra una imagen de una instalación hidroeléctrica de derivación. Compare el aspecto de esta instalación con la imagen de la presa Hoover, la instalación de embalse que se muestra arriba.