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¿Cómo generar energía a partir del agua?

marzo 18, 2022
¿Cómo generar energía a partir del agua?

Historia de la energía hidroeléctrica

Las centrales hidroeléctricas aprovechan la energía de la caída del agua para generar electricidad. Una turbina convierte la energía cinética del agua que cae en energía mecánica. A continuación, un generador convierte la energía mecánica de la turbina en energía eléctrica.

Supongamos que hay una pequeña presa en su zona que no se utiliza para producir electricidad. Tal vez la presa se utilice para suministrar agua para regar las tierras de cultivo o tal vez se construyó para hacer un lago para el recreo. Como ya hemos explicado, hay que saber dos cosas:

Lo bien que la turbina y el generador convierten la fuerza del agua que cae en energía eléctrica. En el caso de las centrales hidroeléctricas más antiguas y mal mantenidas, este porcentaje puede ser del 60% (0,60), mientras que en las más nuevas y bien operadas puede llegar al 90% (0,90).

El consumo medio anual de energía residencial en Estados Unidos es de unos 3.000 kilovatios-hora por persona. Así que podemos calcular a cuántas personas podría servir nuestra presa dividiendo la producción anual de energía entre 3.000.

Pros y contras de la energía hidroeléctrica

¿Cómo se obtiene la electricidad del agua? En realidad, las centrales hidroeléctricas y las de carbón producen electricidad de forma similar. En ambos casos se utiliza una fuente de energía para hacer girar una pieza similar a una hélice llamada turbina.

Entonces, ¿cómo se obtiene electricidad a partir del agua? En realidad, las centrales hidroeléctricas y las de carbón producen electricidad de forma similar. En ambos casos se utiliza una fuente de energía para hacer girar una pieza parecida a una hélice llamada turbina, que luego hace girar un eje metálico en un generador eléctrico, que es el motor que produce la electricidad. Una central eléctrica de carbón utiliza el vapor para hacer girar los álabes de la turbina, mientras que una central hidroeléctrica utiliza el agua que cae para hacer girar la turbina. Los resultados son los mismos.

La teoría consiste en construir una presa en un río grande que tenga un gran desnivel (no hay muchas centrales hidroeléctricas en Kansas o Florida). La presa almacena mucha agua detrás en el embalse. Cerca de la parte inferior del muro de la presa está la toma de agua. La gravedad hace que caiga por la tubería forzada dentro de la presa. Al final de la tubería forzada hay una turbina propulsora, que gira gracias al agua en movimiento. El eje de la turbina sube al generador, que produce la energía. Al generador se conectan líneas eléctricas que llevan la electricidad a tu casa y a la mina. El agua sigue pasando por la hélice a través del canal de desagüe hasta el río más allá de la presa. Por cierto, ¡no es buena idea estar jugando en el agua justo debajo de una presa cuando se libera el agua!

¿Cuánta energía produce una central hidroeléctrica?

La gente tiene una larga historia de uso de la fuerza del agua que fluye en arroyos y ríos para producir energía mecánica. La energía hidroeléctrica fue una de las primeras fuentes de energía utilizadas para la generación de electricidad, y hasta 2019, la energía hidroeléctrica fue la mayor fuente de generación total de electricidad renovable anual de Estados Unidos.

En 2020, la hidroelectricidad representó alrededor del 7,3% de la generación total de electricidad a escala de servicios públicos1 de Estados Unidos y el 37% de la generación total de electricidad renovable a escala de servicios públicos. La cuota de la hidroelectricidad en la generación total de electricidad en EE.UU. ha disminuido con el tiempo, principalmente debido al aumento de la generación de electricidad de otras fuentes.

La cantidad de precipitaciones que se vierten en los ríos y arroyos de una zona geográfica determina la cantidad de agua disponible para producir energía hidroeléctrica. Las variaciones estacionales de las precipitaciones y los cambios a largo plazo en los patrones de precipitación, como las sequías, pueden tener grandes efectos en la disponibilidad de la producción hidroeléctrica.

Como la fuente de energía hidroeléctrica es el agua, las centrales hidroeléctricas suelen estar situadas en una fuente de agua o cerca de ella. El volumen del flujo de agua y el cambio en la elevación -o caída, y a menudo referido como cabeza- de un punto a otro determinan la cantidad de energía disponible en el agua en movimiento. En general, cuanto mayor sea el caudal de agua y la altura de elevación, más electricidad podrá producir una central hidroeléctrica.

Generador de turbina de agua

A diferencia de las turbinas hidráulicas de las presas, que requieren grandes infraestructuras, las turbinas hidrocinéticas se colocan directamente en la masa de agua y tienen un impacto mínimo en el entorno marino. Además, como la densidad del agua es casi 800 veces mayor que la del aire y los caudales son más constantes que los del viento, las turbinas hidrocinéticas pueden suministrar mucha más energía que las eólicas para la misma velocidad de flujo y las mismas dimensiones de la turbina.Una alternativa más limpia a los motores diésel para zonas remotasEl proyecto DP Renewables, financiado por la UE, está comercializando dos turbinas hidrocinéticas -de 25 y 60 kW- que han sido probadas en el centro de ensayos SEENEOH, en el río Garona (Francia), y en Kirkwall, en las islas Orcadas (Escocia).

Estas turbinas únicas son una alternativa limpia ideal a los generadores diésel en comunidades remotas e insulares. «La comercialización de nuestro dispositivo de 60 kW puede proporcionar un suministro de electricidad limpio, independiente y predecible a zonas remotas -sin acceso o con poco acceso a la red- que actualmente dependen de generadores diésel contaminantes», señala el director de innovación Vincent Mc Cormack. «Nuestros demostradores de DP Renewables demuestran que la energía hidrocinética puede sumarse a la combinación de energías renovables y ofrecer una vía para alcanzar el ambicioso objetivo de la UE de una economía sin emisiones de carbono para 2050».

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