La energía hidráulica es una de las fuentes de energía renovable que genera menos costes para las nacione que contribuyen con el desarrollo de una energía limpia y sostenible. Sin embargo, vale preguntarse: ¿Cómo funciona la energía hidráulica? ¿Para qué se utiliza la energía hidráulica? ¿Tiene algunas desventajas trabajar con la energía del agua? Estos interrogantes se responden a continuación.
¿Qué es la energía hidráulica?
La fuente de energía hidráulica es el agua, como lo indica su prefijo ‘hidro’, del griego antiguo hydro (agua). La energía hidroeléctrica, que también se conoce como hidroeléctrica, se define como la electricidad que se produce a partir del flujo rápido del agua que pasa a través de unas turbinas accionadas por la energía mecánica.
La energía generada por fuente hidráulica ha existido desde los tiempos de la dinastía Han (202 a. C. y el 9 d. C.) en China, lugar donde se dieron las primeras innovaciones con respecto al agua, la energía cinética y los usos de la energía hidráulica.
En aquel entonces, la utilidad de este tipo de energía representó un avance que más adelante se convirtió en una nueva forma de obtener energía renovable sin generar grandes impactos en el medio ambiente.
Conocer el trasfondo histórico de la energía hidráulica es clave para comprender por qué es una opción que no perjudica tanto al planeta. El agua es un recurso que se está agotando a medida que la población crece y por ello es indispensable crear conciencia al respecto, transmitiendo la información tanto para niños de primaria como a los adultos.
¿Por qué la energía hidráulica es una energía antigua?
La energía hidráulica es una energía antigua porque ha sido utilizada desde la antigua Grecia, cuando los agricultores hacían girar una turbina o una rueda con el agua que fluye de los ríos, para ejecutar tareas mecánicas como moler granos para hacer harinas.
¿Cómo funciona la energía hidráulica?
Se sabe que el agua es la fuente de donde proviene la energía renovable y sostenible, pero ¿Cómo funciona la energía hidroeléctrica? ¿Qué tiene que suceder para que se produzca la energía?
Represa
Para el funcionamiento correcto de la energía del agua se necesita crear una represa, que es una estructura o muro de contención que hace que aumente el nivel del agua del río para retener el agua que caerá por las turbinas y, a su vez, controla el flujo de agua. El depósito que se forma es, por su puesto, energía almacenada.
Turbinas
A continuación, entran en juego las turbinas, las cuales se accionan cuando la fuerza del agua que cae empujando contra las palas de las turbinas hace que giren continuamente. En este proceso, la energía cinética del agua que cae se transforma en energía mecánica.
Generador
¿En qué se utiliza el generador en este proceso? Para que todo marche bien, es necesario contar con el generador de electricidad, el cual está conectado a la turbina por ejes y engranajes que hacen que el generador también gire con la misma. El generador se encarga de que la energía mecánica se convierta en energía eléctrica.
Líneas de transmisión
Por otro lado, se necesita contar con líneas de transmisión para conducir y distribuir la electricidad desde la central hasta los hogares y empresas de la ciudad y/o nación.
¿Cómo funciona la energía hidráulica con el ciclo del agua?
Finalmente, es necesario recordar que todo el proceso descrito anteriormente está anclado al ciclo del agua, el cual consta de tres pasos:
- La energía del Sol calienta el agua en la superficie de los ríos, lagos y océanos y provoca la evaporación
- El vapor del agua sube, se condensa en nubes y se transforma en precipitaciones: lluvia y nieve
- La precipitación pasa a acumular arroyos y ríos que desembocan posteriormente en océanos y lagos. El ciclo se repite.
¿Por qué es necesario contar con gran capacidad hídrica para que funcione la energía del agua?
Es necesario contar con gran capacidad hídrica para que funcione la energía del agua porque cuanto más agua cae en la represa, más potencia energética tiene. Es decir, cuanto más alta es la presa, más lejos cae el agua y más poder tiene para generar electricidad a gran escala.
Tipos de energía hidráulica
La energía hidráulica se puede presentar en cuatro versiones que aprovechan el agua de forma distinta para un mismo fin. Estas son otras formas de trabajar con la energía del agua:
Energía hidroeléctrica de pasada
¿Cómo funciona y para qué se usa el agua de pasada? En este caso, se utiliza el agua de pasada para crear una instalación que direcciona el agua que fluye de un río a través de un canal o tubería forzada para hacer girar una turbina. Este tipo de energía hidroeléctrica puede tener poca o ninguna instalación de almacenamiento de agua.
La energía hidroeléctrica de pasada proporciona un suministro continuo y regulado de electricidad (carga base) mediante el flujo de agua, que tiene cierta flexibilidad de operación para las fluctuaciones diarias.
Energía hidroeléctrica de almacenamiento
La energía eléctrica de almacenamiento es una de las más utilizadas. Se necesita de una presa (represa) para almacenar agua en un embalse y, en el proceso, la energía se produce por medio de la liberación de agua del embalse a través de una turbina, que activa un generador y despliega la energía por las líneas de transmisión.
La energía hidroeléctrica de almacenamiento proporciona una carga base, se puede apagar y encender de acuerdo a las cargas máximas y, además, se caracteriza por ofrecer suficiente capacidad de almacenamiento para operar con ausencia del flujo de agua durante semanas o meses.
Energía hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo
En contraste, la energía hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo proporciona el suministro de carga máxima al trabajar con el agua que circula entre un depósito superior e inferior mediante bombas que sustraen el excedente de energía del sistema en momentos de baja demanda.
En caso de que la demanda de consumo eléctrico sea alta, el agua trabajada regresa al depósito inferior mediante turbinas que potencian la producción de electricidad.
Energía hidroeléctrica en alta mar
Finalmente, este tipo de energía hidráulica utiliza un grupo de tecnologías que aprovecha las corrientes de las mareas o el poder que generan las olas para generar electricidad a partir del agua del mar.
También se conoce como energía undimotriz o mareomotriz, pues aprovecha la energía que producen las olas y las corrientes marinas. Aunque no se ha establecido totalmente, la energía hidroeléctrica en alta mar está ganando más espacios en el tema cómo funciona la energía hidráulica.
¿Por qué la energía hidroeléctrica también se conoce como energía azul?
La energía hidroeléctrica también se conoce como energía azul porque es una referencia al uso de concentraciones de agua dulce y salada que, al entrar en contacto, pueden generar un aumento de presión que puede pasar por una turbina para generar electricidad.
Energía hidráulica: características
Antes de apuntar las desventajas y ventajas de la energía del agua, se destacan las características de la energía hidráulica que hacen que esta sea una buena opción para alargar la vida del planeta Tierra.
Energía renovable
Una de las principales características de la energía hidráulica es que es una fuente de energía renovable.
La energía hidroeléctrica actualmente contribuye con casi el 7 % (quizás un poco más) de la creación de energía del mundo, a pesar de que se utiliza un aproximado del 14 % del potencial hidroeléctrico explotable a nivel global.
Energía sostenible y rentable
Es una fuente de energía sostenible, puesto que depende únicamente de la energía del agua en movimiento y, en comparación con otras fuentes de electricidad, la energía hidroeléctrica presenta costes relativamente bajos con respecto a su vida útil.
La energía del agua es multipropósito
Siempre es válido preguntarse para qué sirve la energía hidráulica, puesto que es un tipo de energía multipropósito. No solo es la fuente de energía de una nación, sino que también funciona como un impulso para el turismo.
Una presa puede volverse una atracción turística debido a la magnitud de la construcción y al espectáculo de se despliega en los aliviaderos de agua. En ciudades donde están los embalses, se dan las actividades de ocio como:
- Deportes acuáticos
- Navegación
- Riego
- Acuicultura
¿Por qué la energía del agua es una de las mejores opciones para el planeta?
La energía del agua es una de las mejores opciones para el planeta porque no se necesita quemar combustibles ni se liberan emisiones de CO₂ a la atmósfera y tiene un 90 % de eficiencia en la conversión de energía cinética en electricidad.
Ventajas y desventajas de la energía del agua
A continuación, se presentan las ventajas y desventajas de contar con la energía hidráulica:
| Ventajas | Desventajas |
|---|---|
| La energía hidroeléctrica se considera renovable por trabajar con la energía del agua de la Tierra para generar electricidad. | La cantidad de energía hidroeléctrica producida puede variar como resultado de la sequía estacional y puede presentar niveles más bajos de agua, lo que puede ocasionar racionamiento eléctrico. |
| Como funciona con el ciclo natural del agua, esta se recicla y se mantiene constante. | Si no se tiene un buen mantenimiento, las centrales hidroeléctricas pueden presentar fallos y ocasionar apagones. |
| La energía hidroeléctrica es una alternativa limpia y significativamente verde, a diferencia de la energía nuclear. | Este tipo de energía se ve afectada por la sequía, los desastres naturales, el sabotaje, y la afluencia extrema de agua. |
| No funciona con combustibles fósiles y no libera gases de efecto invernadero al medio ambiente. | Si llegase a provocar inundaciones, el material vegetal podría crear un ambiente anaeróbico (sin oxígeno), que se traduce en la liberación de metano y dióxido de carbono. |
| Aunque al inicio el coste de construcción de una planta hidroeléctrica y su embalse pueden ser caros, con el tiempo la inversión es palpable, ya que este tipo de energía no implica tanta inversión en mantenimiento y operación. | Si las turbinas se abren de forma no planificada puede ocasionar inundaciones y afectar las zonas habitadas, la vida silvestre y el ecosistema del río. |
| Las centrales hidroeléctricas tienen una vida útil promedio de 50 a 100 años. | La construcción de una central hidroeléctrica impacta significativamente en las zonas pantanosas donde habitan aves acuáticas, plantas y peces. |
¿Cómo funciona la energía hidráulica en el mundo?: Las centrales hidroeléctricas más potentes
¿Dónde se utiliza la energía hidráulica? En el mundo, al menos 13 países, entre ellos China, Brasil, Venezuela, Estados Unidos y Canadá, que funcionan con centrales hidroeléctricas y se estima que existen unas 62.500 centrales. Estas son las cinco más grandes e importantes:
Tres Gargantas
La central eléctrica más grande e importante del mundo, con una capacidad de 22,5 gigavatios (GW), es la presa de las Tres Gargantas, ubicada en China. Esta central, que produce 86 millones de kilovatios hora, se construyó sobre el río Yangtze en el año 2006.
Itaipú
La segunda central más grande que funciona con la energía del agua se encuentra en Brasil. La central Itaipú tiene una capacidad 14 gigavatios y se construyó sobre el río Paraná, entre Brasil y Paraguay, en 1984. Además, puede generar 89.500 millones de kilovatios hora, superando a Tres Gargantas en ese aspecto.
Xiluodu
La siguiente es la central hidroeléctrica Xiluodu, que también se encuentra en China, específicamente en el río Jinsha Jiang. Empezó a funcionar oficialmente en el año 2014 con la posibilidad de generar 64.000 millones de kilovatios hora y, además, tiene una capacidad de 13,86 gigavatios.
Belo Monte
En 2016, entró en funcionamiento la central de Belo Monte (antes Kararaô) en Brasil, en el río Xingu en la selva amazónica de Pará. Tiene una capacidad de 11,23 GW, 18 unidades de 611,11 MW en la sala de máquinas principal y seis unidades generadoras de 38,85 MW en la complementaria.
Central Hidroeléctrica Simón Bolívar (Guri)
Finalmente, en Ciudad Guayana, en el estado Bolívar de Venezuela, se encuentra la Central Hidroeléctrica Simón Bolívar (antes Guri), la cual se construyó en el río Caroní y tiene una capacidad de 10,23GW y, además, genera aproximadamente el 80 % de la electricidad de todo el país, desde su construcción en 1978.
¿Por qué es preferible la energía hidráulica que la térmica?
Es preferible la energía hidráulica a la térmica porque es una fuente sostenible de energía sostenible, mientras que la térmica (nuclear) utiliza combustibles fósiles que generan enormes cantidades de CO₂, que debilitan la capa de ozono.
Entender cómo funciona la energía hidráulica, los tipos que existen y cómo se puede sacar provecho a la energía del agua, es esencial para crear conciencia sobre la importancia de invertir en energías más verdes y renovables en el mundo. Los expertos y ambientalistas urgen a las naciones a tomar acciones más sustentables para dejar de lado a la energía nuclear.
