5.6: Energía Hidroeléctrica (Hidroeléctrica)

Esta es la segunda fuente más grande de energía renovable utilizada, junto a la energía de biomasa. La mayoría de la energía hidroeléctrica proviene actualmente de presas construidas a través de un río para bloquear el flujo de agua del río. El agua almacenada detrás de la presa contiene energía potencial (ver capítulo 4) y cuando se libera, la energía potencial se convierte en energía cinética a medida que el agua se precipita hacia abajo. Esta energía se utiliza para girar palas de turbinas y hacer que un generador genere electricidad. La electricidad generada en la central eléctrica de una presa se transmite a la red eléctrica por líneas de transmisión mientras que el agua fluye hacia el lecho del río debajo de la presa y continúa río abajo. Un enfoque alternativo considerado menos disruptivo consiste en desviar una porción del agua del río a través de una tubería o canal y pasar a través de una central eléctrica para generar electricidad y regresar al río. Otro enfoque consiste en bombear agua de un reservorio inferior a otro más alto y luego permitir que fluya cuesta abajo a través de una turbina, generando electricidad. Este enfoque, sin embargo, requiere entrada de energía para bombear el agua.

Figura\(\PageIndex{1}\): a) Instalación hidroeléctrica (crédito: Denis Belevich, Wikimedia Commons); b) Una ilustración que muestra cómo se canaliza el agua a través de una porción de la presa para rotar turbinas y generar electricidad. (Imagen de Wikimedia, dominio público).

La figura\(\PageIndex{2}\) muestra la Central Eléctrica Hoover ubicada en el río Colorado. En Estados Unidos, las centrales hidroeléctricas representan alrededor del 10% de la producción total y representan alrededor del 35% del consumo de energía renovable de Estados Unidos. En 2003 la capacidad estaba en 96,000 MW y se estimó que la capacidad de 30,000 MW no está desarrollada. La energía producida puede calcularse y modelarse como se muestra en la Figura\(\PageIndex{3}\).

Figura\(\PageIndex{2}\): a) Una vista de la presa Hoover desde arriba (crédito Adam Kliczek). b) Generadores hidroeléctricos en la presa Hoover (crédito: Jon Sullivan).

Figura\(\PageIndex{3}\): a) El agua brota de la base de la presa Studen Kladenetz en Bulgaria. (crédito: Kiril Kapustin; http://www.ImagesFromBulgaria.com) (b) En ausencia de resistencia significativa, el agua fluye desde el embalse con la misma velocidad que tendría si cayera la distancia h sin fricción.

5.6.1: Impactos ambientales de la energía hidroeléctrica

La energía hidroeléctrica (hidroeléctrica) se considera una fuente de energía limpia y renovable ya que no produce directamente emisiones de contaminantes atmosféricos y la fuente de energía se regenera. Sin embargo, las presas hidroeléctricas, los embalses y la operación de generadores pueden tener graves impactos ambientales. Una presa que se utiliza para crear un embalse o para desviar el agua a una planta hidroeléctrica de río puede obstruir la migración de peces a sus áreas de desove aguas arriba en áreas donde el salmón debe viajar río arriba para desovar, como a lo largo del río Columbia en Washington y Oregón. Las turbinas hidráulicas matan y lesionan a algunos de los peces que pasan por la turbina aunque hay formas de reducir ese efecto. Este problema se puede aliviar parcialmente mediante el uso de 'escaleras de pesca' que ayudan al salmón a subir las presas.

Un embalse y la operación de la presa pueden afectar el hábitat natural del agua debido a cambios en la temperatura del agua, la química, las características de flujo y las cargas de limo, todo lo cual puede conducir a cambios significativos en la ecología y las características físicas del río río arriba y abajo. La construcción de embalses puede provocar la cobertura de áreas naturales, granjas y sitios arqueológicos y obligar a las poblaciones a reubicarse y resultar en la pérdida de ríos escénicos.

También se pueden formar dióxido de carbono y metano en reservorios donde el agua está más estancada y se emite a la atmósfera. La cantidad exacta de gases de efecto invernadero producidos por los reservorios de las centrales hidroeléctricas es incierta. Si los embalses se encuentran en regiones tropicales y templadas, incluyendo Estados Unidos, esas emisiones pueden ser iguales o mayores que el efecto invernadero de las emisiones de dióxido de carbono de una cantidad equivalente de electricidad generada con combustibles fósiles (EIA, 2011 p. 333).

5.6.2: Potencial del Poder de las Mareas

La energía de las mareas implica colocar turbinas en zonas del océano con mareas y corrientes significativas, y usar la potencia del agua que fluye para girar las palas de una turbina para generar electricidad. Los sistemas de energía oceánica aún se están investigando y actualmente siguen siendo experimentales. Por ejemplo, la Bahía de Fundy, que tiene una marea de 15 m, una presa construida a través del estuario permitiría que el agua entrara en la marea entrante, luego liberaría el agua a través de turbinas durante la marea baja. El potencial energético es grande http://www.ialtenergy.com/tidal-power-news.html, y también lo es el costo ambiental. Aprovechar los recursos energéticos de las mareas implica construir grandes presas en ensenadas y estuarios que son apreciados para otros fines, por lo que se han desarrollado pocas instalaciones de energía mareomotriz. Aprovechar las olas y corrientes a una escala significativa implicará diseñar estructuras de turbinas que sean grandes, económicas y puedan operar durante largos períodos bajo las tensiones físicas y las fuerzas corrosivas de los ambientes oceánicos. Aunque se propuso, no se ha construido una planta de energía mareomotriz en Fundy. Hay una planta de mareas de 240,000 kW en La Rance, Francia.