Energía Hidráulica

Definición de energía hidráulica

Laenergía hidroeléctrica, a veces denominada energía hidráulica, es una de las fuentes de energía renovable más antiguas. Utiliza el flujo natural del agua para producir energía.

Este líquido inusual tiene un excelente potencial como recurso energético. Veamos por qué.

• Abundancia

El71% de la superficie de la Tierra está cubierta de agua. También se encuentra bajo tierra, en la atmósfera, en ríos y lagos, en los glaciares, ¡e incluso en tu cuerpo!

• Densidad

El agua es 800 veces más densa que el aire. Como resultado, tiene una alta densidad energética.

• Movimiento

El agua está en constante movimiento. Piensa en la lluvia, los ríos que fluyen y las mareas. El movimiento constante produce una gran cantidad de energía cinética, que puede aprovecharse y utilizarse para generar electricidad.

Fig. 1 - Océanos en constante movimiento: mareas, olas, precipitaciones y evaporación, unsplash.com.

Ejemplos de energía hidráulica

Hay tres métodos principales de generar electricidad utilizando la energía del agua en movimiento: la energía hidroeléctrica, la energía mareomotriz y la energía de las olas.

Energía hidroeléctrica

Cuando un objeto se eleva, gana energía potencial gravitatoria. El agua de las zonas altas tiene energía potencial gravitatoria, y la convierte en energía cinética cuando fluye cuesta abajo.

Laspresas hidroeléctricas son un método popular de generar electricidad. Dehecho, el 71% de la energía renovable del mundo se genera mediante tecnologías hidroeléctricas.

Energía mareomotriz

Las posiciones del Sol y la Luna controlan las mareas de la Tierra. Las mareas altas se producen cuando la Tierra está paralela a la Luna, y las mareas bajas cuando la Tierra está paralela al Sol. Las mareas tardan aproximadamente 6 horas y 12 minutos en cambiar de alta a baja o viceversa.

Energía de las olas

Los vientos soplan a través de los océanos, transfiriendo su energía al agua. Esto hace que las partículas de agua se muevan en un patrón circular, creando olas. La energía de una ola depende de su altura.

Centrales hidráulicas

Una central eléctrica, a veces denominada central eléctrica, suele estar conectada a una red eléctrica. La energía mecánica se convierte en electricidad. En este caso, la energía cinética procede del movimiento del agua y es, por tanto, una fuente de energía renovable y baja en carbono.

Veamos con más detalle cómo se aprovechan la energía hidroeléctrica, la mareomotriz y la undimotriz para que puedan generar energía.

Centrales hidroeléctricas

La mayoría de las centrales hidroeléctricas son instalaciones de embalse. Estas centrales utilizan una presa para controlar el flujo de agua del río cuesta abajo. Cuando se necesita energía, se libera agua de la presa. El agua fluye hacia abajo por la fuerza de la gravedad, por donde pasa a través de los álabes de una turbina. El movimiento de los álabes de la turbina acciona un generador eléctrico, convirtiendo la energía cinética en electricidad.

La energía hidroeléctrica puede aprovecharse para satisfacer las fluctuaciones de la demanda energética. Elagua almacenada por encima de la presa en un embalse superior contiene unagran cantidad de energía potencial, que puede convertirse rápidamente en electricidad cuando sea necesario liberando el agua almacenada. La central hidroeléctrica funciona entonces del mismo modo, generando electricidad durante las horas punta, como el fin de semana o por la noche.

Fig. 2 - Presa de Srisailam, India. El agua del río Krishna queda atrapada tras la presa y es forzada a pasar por las turbinas para generar electricidad, unsplash.com.

Centrales mareomotrices

Las centralesmareomotrices aprovechan la energía producida por el oleaje de las aguas oceánicas. Hay tres tipos de centrales mareomotrices. Los tres tipos impulsan el agua a través de turbinas. El movimiento de las turbinas acciona generadores que convierten su energía cinética en energía eléctrica.

• El primer tipo de central es una presa mareomotriz. Estas Son grandes estructuras en forma de presa construidas en bahías y estuarios. Las compuertas de las presas atrapan el agua durante la marea alta, obligándola a pasar por las turbinas para volver al mar.

• Otro tipo son las lagunas mareales. Son masas de agua parcialmente rodeadas por una barrera, que puede ser natural o artificial. Funcionan como una presa mareomotriz, atrapando el agua y controlando su liberación mediante turbinas.

• Elúltimo tipo de central mareomotriz es laturbina en la corriente. Se colocan directamente en una corriente de marea (una corriente rápida creada por las mareas). Estas corrientes suelen producirse en estrechos o ensenadas, donde las masas de tierra canalizan el agua.

Laspresas y lagunas mar eales controlan el flujo de agua a través de las turbinas. Esto permite a la central responder a los picos de demanda de energía liberando agua.

Centrales de energía undimotriz

Hay cinco tipos principales de tecnología para generar energía a partir de las olas.

1. Losabsorbedores son estructuras flotantes que extraen energía de los movimientos en la superficie. La energía cinética se convierte en electricidad mediante generadores lineales o rotativos.
2. Lascolumnas de agua oscilantes son estructuras parcialmente sumergidas. Cuando las olas entran y salen, empujan el aire a través de unas turbinas situadas en la parte superior de la estructura. El movimiento de las turbinas acciona un generador, convirtiendo su energía cinética en electricidad.
3. Losatenuadores tienen "brazos" articulados, que extraen energía de sus movimientos relativos. Están conectados a bombas hidráulicas, que convierten la energía cinética en electricidad.
4. Losdispositivos de rebase funcionan como presas mareomotrices, atrapando el agua y liberándola a través de turbinas. El movimiento de las turbinas acciona un generador, convirtiendo su energía cinética en electricidad.
5. Losconvertidores de oleaje oscilantes tienen una pala articulada, que extrae energía de su movimiento relativo. El movimiento de la pala acciona bombas hidráulicas, que alimentan generadores para convertir la energía cinética en electricidad.

Ventajas de la energía hidráulica

La energía hidráulica puede generarse de distintas formas, pero las tres tecnologías de energía hidráulica tienen ventajas similares.

Desventajas de la energía hidráulica

Ninguna forma de generación de energía es perfecta. La energía hidráulica no es una excepción, a continuación se exponen los inconvenientes de esta fuente de energía renovable.

^{1. Emilio F. Morán, Energía hidroeléctrica sostenible en el siglo XXI, Actas de la Academia Nacional de Ciencias, 2018}

^{2. Lynn Laymon, El mundo del agua, Dive Training, 1998}

^{3. Escuela de Ciencias del Agua, ¿Cuánta agua hay en la Tierra?, USGS, 2019}