Hidroelectricidad
La energía hidroeléctrica debe su mayor desarrollo al ingeniero civil británico John Smeaton, quien construyó por primera vez grandes ruedas hidráulicas de hierro colado. Sin embargo, los antiguos romanos y griegos ya aprovechaban la energía del agua utilizando ruedas hidráulicas para moler trigo. Pero su aplicación generalizada se retrasó hasta el siglo XII.
Las grandes ruedas hidráulicas de madera desarrollaban una potencia máxima de cincuenta caballos durante la Edad Media. La hidroelectricidad fue muy importante durante la Revolución Industrial, ya que impulsó las industrias textil y del cuero y los talleres de construcción de máquinas a principios del siglo XIX.
Las máquinas de vapor ya se habían perfeccionado, pero la madera era poco satisfactoria como combustible, y el carbón era escaso. La energía hidráulica ayudó al crecimiento de las nuevas ciudades industriales que surgieron en Europa y América. A mediados del siglo XIX ya se proporcionaba carbón a bajo precio.
Presas y canales
Para la instalación de ruedas hidráulicas sucesivas eran necesarias las presas y los canales, cuando el desnivel era superior a cinco metros. No era posible todavía construir grandes presas de contención; el bajo caudal de agua durante el verano y el otoño, unido a las heladas en invierno, obligaron a reemplazar las ruedas hidráulicas por máquinas de vapor en cuanto se pudo disponer de carbón.
Generación de electricidad
La generación de electricidad a partir de la fuerza hidráulica, es un fenómeno relativamente reciente.
Para convertir la energía hidráulica en energía eléctrica se utiliza una tecnología bastante simple, basada en el aprovechamiento de la energía potencial y cinética del agua que
corre desde las zonas altas hacia el mar (ríos, lagos, cascadas, embalses artificiales).
La hidroelectricidad es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua. La energía natural de un salto de agua es proporcional a su caudal y a su altura. La energía del agua se reduce por las pérdidas de carga de las canalizaciones de admisión y evacuación, ya que, para generar electricidad, se deben abrir las compuertas de la presa y forzar el paso del agua a través de los canales para que ésta llegue a una turbina hidráulica que transforma la energía cinética del agua en energía cinética rotativa del motor de un alternador que genera energía eléctrica.
El alternador se conecta a la red de transporte o distribución de electricidad a través de un transformador.
El aprovechamiento energético del agua requiere construir pantanos, embalses, presas, canales de derivación, galerías, tuberías forzadas (que modifican el curso natural de los ríos) y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad.
Por supuesto que se hace necesaria la inversión de grandes sumas de dinero, por lo que su competencia no es importante en regiones donde el carbón o el petróleo son baratos, aún cuando el costo de mantenimiento de una central térmica, debido al combustible, sea más caro que el de una central hidroeléctrica.
Sin embargo, el peso de las consideraciones medioambientales centra la atención en estas fuentes de energía renovables.
Efectos positivos de las presas, embalses y centrales hidroeléctricas
Pueden ser los siguientes:
– se genera energía por medio de un recurso natural renovable en gran escala,
– se controlan las inundaciones,
– hay suministro de agua potable para las poblaciones,
– existencia de posibilidades de riego,
– se suministra agua a la industria,
– se favorece al turismo mediante la creación de zonas recreativas y de deportes.
Efectos negativos
– se modifica la calidad de las aguas,
– se produce una pérdida de recursos renovables y no renovables,
– se producen reasentamientos humanos,
– se producen alteraciones importantes del hábitat,
– se disuelven comunidades, estilos de vida y tradiciones,
– durante la construcción de presas se corren riesgos humanos.
Aun cuando aumente el aprovechamiento de la energía hidroeléctrica, su aporte en la producción total de electricidad no superará el 22% alcanzado en 1980.
Desarrollo de la energía hidroeléctrica
La primera central hidroeléctrica se construyó en 1880 en Northumberland, Gran Bretaña. Al desarrollarse el generador eléctrico, el perfeccionamiento de la turbina hidráulica
y debido al aumento de la demanda de electricidad a principios del siglo XX se produjo un renacimiento de la energía hidráulica.
Las centrales hidroeléctricas generaban una parte importante de la producción total de electricidad en 1920.
La tecnología de las principales instalaciones se ha mantenido igual durante el siglo XX. Las centrales dependen de un gran embalse de agua contenido por una presa. El caudal de agua se controla y se puede mantener casi constante. El agua es transportada por conductos o tuberías forzadas, que se controlan con válvulas y turbinas para adecuar el flujo de agua con respecto a la demanda de electricidad. El agua que entra en la turbina sale por los canales de descarga. Los generadores están situados justo encima de las turbinas y conectados con árboles verticales. El diseño de las turbinas depende del caudal de agua; (turbinas Francis para caudales grandes y saltos medios y bajos; turbinas Pelton para grandes saltos y pequeños caudales).
Instalaciones de agua fluente
También existen algunas centrales que se basan en la caída natural del agua, cuando el caudal es uniforme. Estas instalaciones se llaman de agua fluente.
Una de las más importantes se encuentra en las cataratas del Niágara, situada en la frontera entre Estados Unidos y Canadá.
A principios de la década de los noventa, las primeras potencias productoras de hidroelectricidad eran Canadá y Estados Unidos. Canadá obtiene un 60% de su electricidad de centrales hidráulicas.
En todo el mundo, la hidroelectricidad representa aproximadamente la cuarta parte de la producción total de electricidad, y su importancia sigue en aumento.
Los países en los que constituye la fuente de electricidad más importante son Noruega (99%), República Democrática del Congo (97%) y Brasil (96%).
La central de Itaipú, en el río Paraná, está situada entre Brasil y Paraguay; se inauguró en 1982 y tiene la mayor capacidad generadora del mundo.
Como referencia, la presa Grand Coulee, en Estados Unidos, genera unos 6.500 MW y es una de las más grandes.
En algunos países se han instalado centrales pequeñas, con capacidad para generar entre un kilovatio y un megavatio. En muchas regiones de China, por ejemplo, estas pequeñas presas son la principal fuente de electricidad.
Se está utilizando este sistema en otras naciones con buenos resultados.
