LA ENERGÍA HIDRÁULICA
La energía hidráulica es un tipo de energía que aprovecha el movimiento del agua. A veces también llamada energía hídrica, permite obtener la electricidad gracias al aprovechamiento de la energía cinética y potencial de las corrientes o saltos de agua.
Se trata de una energía limpia y renovable que utiliza la fuerza de los arroyos, los ríos y los saltos de agua. Normalmente si pensamos en energía hidráulica nos viene a la mente las centrales hidroeléctricas en las presas de los embalses.
Si embargo, no hay que olvidar que civilizaciones antiguas, como romanos o chinos, ya utilizaban molinos de agua para aprovechar la fuerza del agua.
Hoy en día, el uso más frecuente de la energía hidráulica es para producir electricidad. Para que nos hagamos una idea, las instalaciones de energía hidráulica en España representan el 17% de toda la energía eléctrica generada.
Origen
La utilización de la energía hidráulica data de la época de los griegos, quienes empleaban la rueda hidráulica para bombear agua. Tanto la rueda hidráulica vertical como la horizontal se usaron en la Edad Media y el Renacimiento en la agricultura, minas, industria textil, industria forestal y en el transporte. Al inicio del siglo XIX se instaló la primera turbina hidráulica. La energía hidráulica tuvo mucha importancia durante la Revolución Industrial; impulsó las industrias textiles y del cuero y los talleres de construcción de máquinas a principios del siglo XIX. Aunque las máquinas de vapor ya estaban perfeccionadas, el carbón era escaso y la madera poco satisfactoria como combustible, por lo que la energía hidráulica ayudó al crecimiento de las nuevas ciudades industriales que se crearon en Europa y América.
En España las dos primeras centrales son “El Porvenir” en el río Duero,en la provincia de Zamora (ahora Salto de San Román, de Iberdrola) y el Molino de San Carlos en la cuenca hidrográfica del Ebro, en Zaragoza; ambas entraron en funcionamiento en el año 1901. Estas primeras centrales debían emplazarse cerca de los centros de consumo, por las dificultades para el transporte efectivo de la electricidad. Su tamaño era reducido y sólo eran capaces de alimentar 250 lámparas incandescentes, pero constituyeron el primer paso para poder utilizar el agua como fuente básica de energía eléctrica para usos domésticos, comerciales e industriales.
Con la aparición de la corriente alterna a principios del siglo XX cambia totalmente el panorama; la posibilidad de transportar electricidad a gran distancia atrae la atención de varios grupos de empresarios en toda España. Entre estos destacan el formado por Juan de Urrutia y Eduardo Aznar, que en 1901 fundan Hidroeléctrica Ibérica para aprovechar los recursos hidráulicos, obteniendo concesiones para el aprovechamiento de diversos saltos. Hidroeléctrica Ibérica se fusionaría décadas más adelante con Saltos del Duero (creada en 1918) para formar Iberduero.Antes se había creado, en 1894, Sevillana de Electricidad, decana de las empresas eléctricas españolas. Por otro lado, en 1907 se funda Hidroeléctrica Española, obra de Lucas de Urquijo con la colaboración de Juan de Urrutia. Esta empresa se crea para abastecer la demanda eléctrica de Madrid y Valencia para lo que adquiere concesiones de Hidroeléctrica Ibérica en el Júcar y otros ríos. Años más tarde se crean Eléctricas Reunidas de Zaragoza (1911), Unión Eléctrica Madrileña (1912) e Hidroeléctrica del Cantábrico (1919), todas ellas con un elevado componente hidroeléctrico.
Desarrollo de la energía hidroeléctrica
El aprovechamiento de la energía potencial del agua para producir electricidad constituye, en esencia, la energía hidroeléctrica y es por tanto, un recurso renovable y autóctono. El conjunto de instalaciones e infraestructura para aprovechar este potencial se denomina central hidroeléctrica. En el año de 1881 se construyó en Inglaterra, la primera planta hidroeléctrica. La producción de energía hidroeléctrica a gran escala empezó en 1895, cuando se construyó una represa de 3.75 MW (megawatts o megavatios) en las cataratas del Niágara, Estados Unidos.
En la actualidad, la generación de electricidad por medio de los aprovechamientos hidráulicos sigue siendo una excelente vía para el desarrollo de los países de América Central. En particular, brinda una solución muy viable técnica y económicamente para resolver las necesidades de las comunidades aisladas de la red nacional, donde generalmente disponen de ríos y pequeñas quebradas con las características apropiadas para la instalación de pequeños o medianos equipos. Esto permite disponer de energía mecánica o eléctrica para atender las necesidades básicas de una agroindustria o una pequeña comunidad rural. Una de las grandes ventajas que presentan los aprovechamientos hidráulicos es que se pueden implementar soluciones de pequeña escala (micro plantas) con tecnología ya probada y de muy fácil acceso en los países de América Central.
Energía Hidráulica Convencional
Las caídas de masas de agua, producidas por los desniveles existentes en los cauces por donde estas aguas discurren, han sido utilizadas desde la antigüedad para producir energía mecánica por medio de ruedas de paletas y de cajones que, aunque eran artefactos rudimentarios, tenían aplicaciones tales como elevar agua de riego o mover molinos de grano.
Existen dos formas básicas de aprovechamiento de la energía hidráulica convencional. La primera es la interceptación de la corriente a través de una presa, lo que da lugar a las clásicas centrales a pie de presa. La segunda es la desviación de la corriente fluida, lo que origina las llamadas centrales en derivación o en ocasiones centrales fluyentes. Se ha incorporado en los últimos años un tercer tipo, consistente en la interceptación de la corriente en sistemas de redes de agua. Está relacionada con la obtención de potencias reducidas, y por tanto se asocia a las Energías Minihidráulica y Microhidráulica. Presentan algunas diferencias significativas con respecto a la Energía Hidráulica Convencional, aunque realmente los principios de funcionamiento son los mismos, como se comenta a continuación.
Las Energías Hidráulica, Minihidráulica y Microhidráulica
Puede establecerse una diferenciación entre las Energías Hidráulica, Minihidráulica y Microhidráulica, en función del umbral de potencia obtenida de la central. Una minicentral hidroeléctrica tiene (por convenio) una potencia instalada inferior a 10 MW. Por encima de este nivel de referencia, se sigue la denominación tradicional de central hidroeléctrica. En general, una central hidroeléctrica requerirá forzosamente la construcción de un embalse (o de un canal en derivación), desde el que se conducirá el agua a través de tuberías forzadas hasta la estación de turbinado. Así pues, la obra civil y el impacto ambiental serán grandes condicionantes en el diseño y construcción de estas centrales. Las grandes centrales hidroeléctricas, compuestas por varias turbinas en paralelo, pueden producir varios gigawatios de potencia. En una minicentral, sin embargo, puede estar presente un embalse o bien no ser necesario, al obtenerse el salto de energía directamente sobre el curso de un río, por ejemplo. Aparte de estos condicionantes, no existe ninguna razón técnica de diferenciación entre la Energía Hidráulica y la Energía Minihidráulica.
En los últimos años, la denominación de Energía Microhidráulica se ha aplicado a las centrales de abastecimiento eléctrico muy localizado, con máquinas de potencia del orden o inferior incluso a 1 kW (por ejemplo, ruedas Pelton “domésticas” que aprovechan cursos hidráulicos de montaña de poco caudal, para el abastecimiento eléctrico de una casa rural; en realidad, estos sistemas de producción distribuida en escalas pequeñas han existido desde muchos años atrás).
Otra aplicación interesante puesta en boga en los últimos tiempos consiste en aprovechar energéticamente los sistemas de reparto de agua (agua potable, de riego…). Por ejemplo, en los puntos en los que forzosamente debe bajarse la presión en sistemas de abastecimiento de agua potable, la válvula de reducción o de rotura de carga puede sustituirse por una pequeña turbina. En este caso, sí que se establecen diferencias técnicas significativas con la Energía Hidráulica Convencional, puesto que se puede recurrir a turbinas hidráulicas con diseños especiales.
La Energía Hidráulica podría definirse en realidad de un modo más genérico, si tenemos en cuenta que son posibles diferentes modos de aprovechamiento de la energía de una masa de agua: potencial, cinética, de agitación (olas, ondas), térmica… La denominación entonces será válida siempre que en la instalación energética el agua se mantenga como un fluido incompresible, con densidad fundamentalmente constante. Las distintas denominaciones aparecen como consecuencia de los distintos niveles de potencia, o del tipo de la energía aprovechada. La Energía del Mar
Con este planteamiento general, la denominada Energía Maremotriz o Energía del Mar debería considerarse fundamentalmente como una Energía Hidráulica, aunque por desarrollarse en el mar y aprovechar otros modos distintos de energía a la Hidráulica Convencional, hasta el momento ha merecido una atención separada. De entre los distintos modos de aprovechamiento de la energía hidráulica de origen marino, la mareomotriz (energía de las mareas), la undimotriz (energía de agitación de las olas), y la energía de las corrientes marinas (aprovechamiento de las corrientes marinas de poca profundidad) pueden incorporar turbinas hidráulicas con diseños similares a los utilizados en la Energía Hidráulica convencional. Otros modos de aprovechamiento como la energía térmica oceánica (aprovechamiento del gradiente térmico con la profundidad a través de ciclos termodinámicos), o la energía osmótica o azul (potencia osmótica entre volúmenes de agua con diferente salinidad), están más alejados de la Energía Hidráulica clásica.
El Recurso Hidráulico
Es habitual denominar a la cantidad de agua aprovechable, o bien a la potencia que se estima aprovechable mediante algún tipo de instalación, Recurso Hidráulico. La Energía Hidráulica es por supuesto una energía renovable, puesto que aprovecha un recurso, el hidráulico, en un ciclo inagotable. Como cualquier otro tipo de energía renovable, el recurso hidráulico procede del Sol; efectivamente, nuestro astro da lugar al llamado ciclo hidrológico, así como a otros tipos de movimientos de gran escala, como las mareas, que pueden ser aprovechados en las centrales mareomotrices. Para la determinación del recurso hidrológico en la Energía Hidráulica convencional, es preciso efectuar un estudio hidrológico de la zona de interés, es decir, un análisis de las entradas y salidas de los volúmenes de agua en una zona que forma una cuenca vertiente (que puede entenderse como la porción de terreno en la que el agua drena hacia un cierto curso fluvial) en la que puede almacenarse una cierta cantidad de agua para posteriormente ser turbinada en una cota inferior. Por tanto, en la Energía Hidráulica terrestre (convencional), la Hidrología es un ingrediente importante en la determinación del recurso hidráulico. En el campo de la Energía del Mar, sería preciso estimar por ejemplo la altura media de oleaje (o más importante, la altura significativa de ola, relacionada con la energía concernida) en un área dada del océano, o la velocidad y regularidad de las corrientes submarinas.
La Energía Hidráulica como energía renovable
La Energía Hidráulica sigue siendo hoy en día la energía renovable más importante a nivel mundial. Existen países en América del Sur y en el Norte de Europa que consiguen más del 70 % de su producción total de electricidad a partir de la Energía Hidráulica. En términos totales, las Energías Eólica e Hidráulica son, junto con la Biomasa, las energías renovables que copan prácticamente la producción europea. Lógicamente, en los países con más horas de sol anuales, la Energía Solar ocupa una posición cada vez más relevante. Los países europeos con mayor producción hidráulica son Francia, Suecia, Italia, Austria y España; estos países superan conjuntamente como media el 80 % de la producción en Europa.
En España, la Energía Hidráulica ha sido tradicionalmente la principal fuente de energía renovable; actualmente, tiene una importancia relativa equiparable a la Energía Eólica (que ha experimentado un avance muy significativo en los últimos años). Como término medio en los últimos años, la producción de electricidad procedente de la Energía Hidráulica se aproxima al 15 %. El Real Decreto 661/2007 de Régimen Especial de Producción de Electricidad, concede el régimen de tarificación especial a la Energía Hidráulica con una potencia instalada inferior a 10 MW, es decir, considera como energía estrictamente renovable a la Energía Minihidráulica, aunque se mantiene la tarificación especial hasta el nivel de potencia de 50 MW. Esta consideración también se ha visto reflejada en el Plan de Energías Renovables (PER) 2005-2010, y en su sucesor, el PER 2011-2020. En ambos planes, se clasifica a la Gran Hidráulica con potencias superiores a 50 MW, Hidráulica a aquella con potencias en el rango 10 a 50 MW, y Minihidráulica a aquella con potencia inferior a 10 MW.
El PER 2011-2020 sigue apostando por el incremento de la potencia instalada en Energía Minihidráulica. En este sentido, apunta que se primará la rehabilitación de centrales abandonadas, así como el desarrollo de sistemas de turbinado con acumulación por bombeo. Por otro lado, efectúa una firme apuesta por el desarrollo de los sistemas de aprovechamiento de la Energía del Mar. Cabe indicar no obstante que las previsiones de producción de Energía Minihidráulica fueron más optimistas que lo conseguido hasta la fecha, y que es preciso seguir los planes de implantación y desarrollo pertinentes.
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