Energía Hidráulica

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Presentación elaborada para trabajar con los alumnos de ACT las energías renovables

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Energía Hidráulica

  1. 1. ENERGÍA HIDRÁULICA Paloma Román Gómez
  2. 2. 1. El agua como fuente de energía <ul><li>El agua es un recurso natural disponible en las zonas en las que abunda. </li></ul><ul><li>La energía que posee el agua se debe al Ciclo hidrológico, promovido por el Sol: El sol calienta el agua del mar y hace que se evapore, formando nubes que transportan el agua hasta el continente donde descargan en forma de lluvia o nieve alimentando el caudal de los ríos que al desplazarse a mayor velocidad, aumenta su energía cinética. </li></ul><ul><li>Los cauces de agua presentan dos formas aprovechables de energía: </li></ul><ul><ul><li>Energía potencial : Se aprovecha para la producción de energía eléctrica en las centrales hidráulicas. </li></ul></ul><ul><ul><li>Energía cinética : despreciable en comparación con la potencial. </li></ul></ul>
  3. 3. 2. Centrales hidráulicas I <ul><li>Son aquellas que utilizan la energía del agua para transformarla en energía eléctrica. </li></ul><ul><li>Su funcionamiento se basa en utilizar la energía potencial, que posee una masa de agua embalsada situada a una determinada altura, para transformarla en energía cinética que se utiliza para mover un sistema mecánico conectado a un generador que la transforma en eléctrica . </li></ul><ul><li>Se instalan en zonas donde el caudal de agua es regular y existe una altura adecuada. </li></ul>
  4. 4. 2. Centrales hidráulicas II <ul><li>Las transformaciones energéticas que tienen lugar en el proceso son: </li></ul><ul><ul><li>El agua, almacenada en una presa a una determinada altura, acumula ENERGÍA POTENCIAL . </li></ul></ul><ul><ul><li>El agua se hace descender hacia la central, con la pérdida de altura, la energía potencial se va transformando en ENERGÍA CINÉTICA. </li></ul></ul><ul><ul><li>El agua se hace pasar por una turbina con lo que la energía cinética se transforma en ENERGÍA CINÉTICA DE ROTACIÓN. </li></ul></ul><ul><ul><li>Dicha energía, mediante generadores unidos a una turbina se transforma en ENERGÍA ELÉCTRICA que es entregada a la RED </li></ul></ul>
  5. 5. 2. Centrales hidráulicas III <ul><li>Su capacidad de generar electricidad es el resultado de: </li></ul><ul><ul><li>La potencia de la central, que depende: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Del desnivel que existe entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Del caudal máximo que se pueda turbinar </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>De las características de la turbina </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>De las características del generador </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>La energía garantizada en un año, que depende: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Del volumen útil del embalse </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>De la potencia instalada </li></ul></ul></ul>
  6. 6. 3. Clasificación <ul><li>En función del tamaño y de la potencia: </li></ul>MICROHIDRÁULICA (P < 1Mw) MINIHIDRÁULICA (entre 1 y 10 Mw) GRANHIDRÁULICA (P > de 10 Mw) RENOVABLE NO RENOVABLE
  7. 7. 3. Clasificación II
  8. 8. 4. Tipos de centrales hidráulicas <ul><li>Según su emplazamiento y el modo de captación del agua se diferencian: </li></ul><ul><li>4. 1. CENTRAL DE RESERVA (= DE EMBALSE) </li></ul><ul><li>4.2. CENTRAL DE BOMBEO (REVERSIBLE) </li></ul><ul><li>4.3. CENTRAL DE AGUA FLUYENTE (= DE PASADA) </li></ul>
  9. 9. 4.1. Central de reserva <ul><li>Son las más frecuentes </li></ul><ul><li>Requieren mayores inversiones </li></ul>
  10. 10. 4.1.1. Central de reserva <ul><li>Se alimenta del agua de grandes lagos o pantanos conseguidos por la construcción de presas </li></ul><ul><li>El agua almacenada en el embalse se deriva, según la demanda, mediante unas tuberías, hasta la sala de turbinas, que suele estar situada al pie de la presa </li></ul><ul><li>Permite generar energía durante todo el año si se dispone de reservas suficientes </li></ul>
  11. 11. 4.1.2. Partes
  12. 12. 4.1.3. Funcionamiento I: (Presa y tubería forzada) <ul><li>La Presa, es un muro cuya misión es retener el agua, formando un embalse. Su diseño depende de las características del terreno. </li></ul><ul><li>La tubería forzada canaliza el agua hacia las turbinas. </li></ul><ul><li>Mediante compuertas se varía el caudal, que llega a las turbinas. </li></ul><ul><li>Las rejillas filtradoras evitan que elementos como ramas, troncos, etc., puedan llegar a las turbinas y las dañen. </li></ul>
  13. 13. 4.1.4. Funcionamiento II: (La sala de turbinas) <ul><li>Es donde se encuentran los equipos encargados de transformar la energía cinética del agua en electricidad e incorporarla posteriormente a la red eléctrica. </li></ul><ul><li>En ella se encuentran: </li></ul><ul><ul><li>La turbina </li></ul></ul><ul><ul><li>El alternador </li></ul></ul><ul><ul><li>El transformador </li></ul></ul><ul><ul><li>Los equipos de medición y control </li></ul></ul>
  14. 14. 4.1.4.1. Funcionamiento II: (Turbina - alternador) <ul><li>La turbina es el elemento central que se encarga de transformar la energía cinética del agua en energía mecánica y transmitirla a través de su eje al alternador. </li></ul><ul><li>El agua, al salir a gran velocidad de la tubería forzada, presiona sobre los alabes de la turbina, por lo que esta gira, produciendo el giro del alternador, que genera la corriente eléctrica. Para que el rendimiento sea alto, la turbina debe aprovechar al máximo la energía del agua. </li></ul><ul><li>Existen diferentes modelos y su elección dependerá del tipo de central (salto de agua, caudal…). El eje de la turbina transmite la energía mecánica al alternador </li></ul><ul><li>El alternador o grupo de alternadores: Se encuentran acoplados al eje de la turbina, genera una corriente alterna de alta intensidad y baja tensión </li></ul>
  15. 15. 4.1.4.2. Funcionamiento II: (El transformador) <ul><li>El transformador: La corriente pasa a un transformador que la convierte en alta tensión y baja corriente, apta para su transporte a grandes distancias con un mínimo de pérdidas. </li></ul><ul><li>Equipos de medición y control </li></ul>
  16. 16. 4.1.5. Funcionamiento III: El transporte <ul><li>Toda la energía generada se transporta desde la misma central a través de los postes eléctricos hasta los centros de consumo, donde un transformador la convierte en una corriente de baja tensión para su aplicación directa a los receptores domésticos e industriales </li></ul>
  17. 17. 4.2. CENTRAL DE BOMBEO <ul><li>Solo genera energía en horas punta y la consume en horas valle </li></ul>
  18. 18. 4.2.1. CENTRAL DE BOMBEO <ul><li>Dispone de dos embalses situados a diferente nivel con lo que se compensa las diferencias debidas la variabilidad de la demanda de energía a lo largo del día. </li></ul>
  19. 19. 4.2.1. CENTRAL DE BOMBEO <ul><li>Las turbinas son reversibles: </li></ul><ul><ul><li>En las horas de mayor demanda la central turbina agua como una central de reserva normal y almacena esta agua turbinada en el embalse inferior </li></ul></ul><ul><ul><li>Durante las horas del día en que la demanda de energía es menor el agua es bombeada al embalse superior para poder iniciar de nuevo el ciclo. </li></ul></ul>
  20. 20. 4.3. Central de agua fluyente <ul><li>Captan una parte del caudal del río, lo trasladan hacia la central y una vez utilizado, se devuelve al río. </li></ul><ul><li>Las minihidraúlicas suelen ser de este tipo. </li></ul>
  21. 21. 4.3.1. Central de agua fluyente <ul><li>Funcionamiento: </li></ul><ul><ul><li>El río es desviado en una zona alta mediante una presa </li></ul></ul><ul><ul><li>El agua es conducido a un pequeño canal de carga desde donde es lanzada por una tubería forzada hasta la turbina, aumentando la energía cinética del agua y manteniendo constante el caudal </li></ul></ul><ul><ul><li>Una vez que el agua mueve la turbina es devuelta al cauce del río </li></ul></ul>
  22. 22. 4.3.1. Central de agua fluyente <ul><li>No cuenta con reservas de agua </li></ul><ul><li>El caudal suministrado varía según las estaciones </li></ul><ul><ul><li>En invierno desarrolla su máxima potencia y deja pasar el agua excedente </li></ul></ul><ul><ul><li>En verano la potencia disminuye en función del caudal </li></ul></ul>
  23. 23. 5. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS CENTRALES HIDRÁULICAS Mientras que la gran hidráulica se considera un recurso no renovable por los grandes impactos que provoca, la mini y micro supone un recurso renovable
  24. 24. 5.1. IMPACTO AMBIENTAL DE LAS GRANDES CENTRALES HIDRÁULICAS I <ul><li>Las grandes centrales hidroeléctricas, de más de 5.000 Kw. de potencia instalada, tienen unos fuertes impactos ambientales </li></ul><ul><li>Tienen periodos de recuperación superiores a dos años, ya que la recuperación está relacionada con ciclos más largos del clima, por lo que no se consideran renovables. </li></ul><ul><li>El mayor problema de las grandes centrales hidroeléctricas es la colmatación de los pantanos, debida a los aportes de tierra de los ríos, esto produce la perdida de capacidad y disminución de la fertilidad del suelo aguas abajo, problemas de muy difícil solución. </li></ul>
  25. 25. 5.1. IMPACTO AMBIENTAL DE LAS GRANDES CENTRALES HIDRÁULICAS II
  26. 26. 5.2. Minihidráulica: Ventajas I <ul><li>Se considera un tipo de energía renovable ya que la relación entre los impactos ambientales que generan y los beneficios que producen es aceptable. </li></ul><ul><li>Constituye una fuente inagotable de recursos energéticos que no emite gases de efecto invernadero a la atmósfera, luego contribuye a la reducción de los impactos medioambientales que provoca el sistema de producción de electricidad, como la lluvia ácida o el calentamiento global del planeta. </li></ul><ul><li>Según la legislación española, una central se considera minihidráulica si tiene una potencia instalada menor o igual a 10MW ( REAL DECRETO 436/2004, BOE 27/03/04 ). </li></ul>
  27. 27. 5.2. Minihidráulica: Ventajas II <ul><li>La energía obtenida en minicentrales hidroeléctricas ofrece, los siguientes beneficios: </li></ul><ul><ul><li>Uso no consuntivo del agua , ya que ésta se recoge del río en un punto y se devuelve al cauce en una cota inferior, una vez transformada su energía en energía eléctrica a su paso por la turbina. </li></ul></ul><ul><ul><li>Carácter autóctono , por lo que su desarrollo implica la reducción del grado de dependencia del sector energético exterior y el refuerzo de la seguridad del suministro. </li></ul></ul><ul><ul><li>Energía limpia, no produce residuos contaminantes , excepto en la fase de construcción, en que deben extremarse las medidas minimizadoras de impactos ambientales. </li></ul></ul><ul><ul><li>Carácter de generación distribuida , ya que en muchas ocasiones las unidades de producción renovables se encuentran cerca de los puntos de consumo. La distancia entre los lugares de generación y consumo final provoca unas pérdidas al sistema de aproximadamente el 10% de la producción neta de electricidad. </li></ul></ul><ul><ul><li>Es respetuosa con el medio ambiente , porque los impactos que genera son pequeños y fácilmente minimizables, incluso muchos son evitables si se toman las medidas adecuadas (escalas para peces, caudal ecológico, soterramiento de tuberías, etc.) </li></ul></ul><ul><ul><li>Es inagotable gracias al ciclo hidrológico natural </li></ul></ul>
  28. 28. 6. Recursos hidroeléctricos en España El potencial hidroeléctrico es la capacidad anual de producción de energía hidroeléctrica, de él depende el potencial explotable.
  29. 29. 6.1. Energía hidroeléctrica en España: Evolución <ul><li>España cuenta con un consolidado sistema de generación de energía hidroeléctrica, siendo un sector tecnológicamente maduro. </li></ul><ul><li>Su evolución: </li></ul><ul><ul><li>Gran Hidráulica: Ha experimentado una disminución en la aportación de energía a la producción total de electricidad, pasando de ser una energía de base a ser una energía de calidad que se utiliza para hacer frente a las puntas de demanda. </li></ul></ul><ul><ul><li>Su peso máximo fue alcanzado, a mediados de la década de 1950, luego comenzó a decrecer a favor de las energías térmica y nuclear </li></ul></ul><ul><ul><li>Minihidráulica: Sigue creciendo aunque de manera muy moderada. </li></ul></ul><ul><li>La producción hidroeléctrica anual es muy variable y depende de la de la pluviosidad: </li></ul><ul><ul><li>En años húmedos supera los 40.000 GWh </li></ul></ul><ul><ul><li>En años secos no llega a los 25.000 GWh </li></ul></ul>
  30. 30. 6.2. Producción eléctrica en España por cuencas
  31. 31. 6.3. Potencial Hidroeléctrico en España por cuencas (GWh/año) II
  32. 32. 6.4. Energía hidroeléctrica en España <ul><li>El parque español de centrales hidroeléctricas cuenta con un gran número de instalaciones que constituyen una potencia total acumulada de 18.373 MW, lo que representa un 20% de la potencia total instalada. </li></ul><ul><li>Gran Hidráulica: </li></ul><ul><ul><li>Con más de 200 MW: Existen, en activo 21, centrales representan conjuntamente alrededor del 50% de la potencia hidroeléctrica total. </li></ul></ul><ul><ul><li>Las de mayor potencia son las de Aldeadávila con 1.139 MW, José María Oriol con 915 MW y el aprovechamiento de Cortes-La Muela con 908 MW. </li></ul></ul><ul><ul><li>Entre 100 y 200 MW: Existen 14 centrales, representan conjuntamente alrededor del 12% de la potencia hidroeléctrica total </li></ul></ul><ul><ul><li>Entre 50 y 100 MW: Existen 36 centrales suponen el 14,3% del total. </li></ul></ul><ul><li>Menos de 50 MW: </li></ul><ul><ul><li>Entre 50 y 10 MW: Existen unas 46 </li></ul></ul><ul><ul><li>Con 10 o menos MW instalados ( Minihidráulica ) existen 1.183 instalaciones </li></ul></ul><ul><li>Entre estos dos tipos suman 4.853 MW </li></ul>
  33. 33. 6.4.1. Localización de las centrales españolas con mayor potencia instalada
  34. 34. 6.4.2. Minihidráulica en España
  35. 35. 6.5. Futuro en España <ul><li>Las perspectivas de desarrollo de esta energía son limitadas. </li></ul><ul><ul><li>Gran hidráulica: Las razones que impiden el aprovechamiento del potencial pendiente de desarrollar son: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Razones medioambientales </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Competencia en los usos del agua </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Minihidraúlicas: Alto potencial pendiente de desarrollar viable técnica y medioambientalmente. </li></ul></ul><ul><li>El Plan de Energías Renovables (PER) 2005-2010 prevé la construcción de 810 nuevos MW, todos ellos en centrales de menos de 50 MW. </li></ul><ul><li>Las actuaciones previstas son: </li></ul><ul><ul><li>Construcción de nuevas centrales </li></ul></ul><ul><ul><li>Modernización de las existentes </li></ul></ul><ul><ul><li>Rehabilitación de centrales abandonadas o en desuso. </li></ul></ul>
  36. 36. 6.6. Evolución de la potencia instalada en España
  37. 37. 6.7. Minihidráulica: objetivos del PER
  38. 38. 7. Recursos hidroeléctricos en la Unión Europea El potencial hidroeléctrico es la capacidad anual de producción de energía hidroeléctrica, de él depende el potencial explotable.
  39. 39. 7.1. Producción mundial de energía hidroeléctrica <ul><li>Los estudios realizados por la Agencia Internacional de la Energía (2005) señalan que la producción hidroeléctrica en el mundo representa el 2,2% del total de la energía primaria y un 19% de la electricidad, lo que implica un ahorro en emisiones de CO2 del 8,5% </li></ul>
  40. 40. 7.2. La energía hidroeléctrica en la Unión Europea <ul><li>En el área hidroeléctrica, España en relación a la Unión Europea, ocupa el tercer lugar en cuanto a potencia hidroeléctrica instalada con centrales minihidraúlicas y el cuarto en cuanto a grandes centrales. </li></ul>

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