¿Cómo funciona la energía hidroeléctrica?
Es la segunda fuente de energía renovable más utilizada, junto a la energía de la biomasa. En la actualidad, la mayor parte de la energía hidroeléctrica procede de presas construidas a lo largo de un río para bloquear su caudal. El agua almacenada detrás de la presa contiene energía potencial (véase el capítulo 4) y cuando se libera, la energía potencial se convierte en energía cinética cuando el agua se precipita hacia abajo. Esta energía se utiliza para hacer girar las palas de las turbinas y hacer que un generador genere electricidad. La electricidad generada en la casa de máquinas de una presa se transmite a la red eléctrica mediante líneas de transmisión mientras el agua fluye hacia el lecho del río por debajo de la presa y continúa río abajo. Un enfoque alternativo considerado menos perturbador consiste en desviar una parte del agua del río a través de una tubería o un canal y hacerla pasar por una central eléctrica para generar electricidad y devolverla al río. Otro enfoque consiste en bombear el agua de un embalse inferior a otro superior y dejarla fluir cuesta abajo a través de una turbina, generando electricidad. Sin embargo, este enfoque requiere un aporte de energía para bombear el agua.
Energía eólica
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 de electricidad renovable anual total 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.
Eficiencia hidroeléctrica
La energía hidroeléctrica, también llamada energía hidroeléctrica o hidroelectricidad, es una forma de energía que aprovecha la fuerza del agua en movimiento -como el agua que fluye por un salto- para generar electricidad. La gente ha utilizado esta fuerza durante milenios. Hace más de dos mil años, los griegos utilizaban el agua en movimiento para hacer girar la rueda de su molino y convertir el trigo en harina.
La mayoría de las centrales hidroeléctricas tienen un depósito de agua, una compuerta o válvula para controlar la cantidad de agua que sale del depósito y una salida o lugar donde el agua termina después de fluir hacia abajo. El agua adquiere energía potencial justo antes de derramarse por la parte superior de una presa o de descender por una colina. La energía potencial se convierte en energía cinética cuando el agua fluye cuesta abajo. El agua puede utilizarse para hacer girar las palas de una turbina y generar electricidad, que se distribuye a los clientes de la central.
Hay tres tipos diferentes de centrales hidroeléctricas, siendo la más común la de embalse. En una instalación de embalse, se utiliza una presa para controlar el flujo de agua almacenada en una piscina o embalse. Cuando se necesita más energía, se libera el agua de la presa. Una vez liberada el agua, la gravedad toma el control y el agua fluye hacia abajo a través de una turbina. Cuando las palas de la turbina giran, hacen funcionar un generador.
¿Cuánta energía produce una central hidroeléctrica?
El uso de la energía del agua se remonta a la antigüedad y forma parte de la producción moderna de energía térmica e hidroeléctrica. También puede llegar a desempeñar un papel importante en las nuevas tecnologías de generación de energía. La energía hidráulica es uno de los tipos más populares de producción de energía limpia.
El vapor es una potente fuente de energía. De hecho, la invención de la máquina de vapor en 1705 fue un catalizador clave para la Revolución Industrial. Hoy en día, la mayoría de las instalaciones de energía térmica hierven agua para generar vapor, que se dirige a alta presión para crear electricidad. El vapor de agua presurizado se utiliza para hacer girar las turbinas de la central, lo que genera energía eléctrica.
El calor necesario para hervir el agua para crear vapor procede de la quema de combustibles fósiles, o de la fisión nuclear en el caso de las centrales nucleares. El calor térmico es la forma dominante de generación de electricidad en Estados Unidos. Según la Administración de Información Energética de Estados Unidos (EIA), los combustibles fósiles generaron el 63,6% de la electricidad estadounidense en 2018, mientras que otro 19,4% fue producido por la energía nuclear.