Los recursos hidroeléctricos tienen un valor finito, aunque se consideran renovables. Son riqueza nacional, como el petróleo, el gas u otros minerales, y deben manejarse con cuidado y consideración.
Energía hidráulica
Incluso en la antigüedad, la gente notó que el agua que cae de arriba hacia abajo puede hacer cierto trabajo, como hacer girar una rueda. Esta propiedad de la caída del agua comenzó a utilizarse para poner en movimiento las ruedas del molino. Así aparecieron los primeros molinos de agua, que han sobrevivido hasta nuestros días casi en su forma original. El molino de agua es la primera central hidroeléctrica.
La producción industrial, que se originó en el siglo XVII, también utilizaba ruedas hidráulicas, y en el siglo XVIII, por ejemplo, ya había unas tres mil fábricas de este tipo en Rusia. Se sabe que las instalaciones más potentes de tales ruedas se utilizaron en la fábrica de Krenholm (río Narova). Las ruedas hidráulicas tenían 9,5 metros de diámetro y desarrollaban hasta 500 caballos de fuerza.
Recursos hidroeléctricos: definición, ventajas y desventajas
En el 19siglo después de las ruedas hidráulicas, aparecieron las hidroturbinas, y después de ellas, las máquinas eléctricas. Esto hizo posible convertir la energía del agua que cae en energía eléctrica y luego transmitirla a cierta distancia. En la Rusia zarista, en 1913, había unas 50.000 unidades equipadas con turbinas hidráulicas que generaban electricidad.
La parte de la energía de los ríos que se puede convertir en energía eléctrica se llama recursos hidroeléctricos, y el dispositivo que convierte la energía del agua que cae en energía eléctrica se llama central hidroeléctrica (HPP). El dispositivo de la planta de energía incluye necesariamente una turbina hidráulica, que impulsa un generador eléctrico en rotación. Para obtener el caudal de agua que cae, la construcción de una central eléctrica implica la construcción de presas y embalses.
Beneficios de usar energía hidroeléctrica:
- La energía del río es renovable.
- Sin contaminación ambiental.
- Resulta electricidad barata.
- Las condiciones climáticas cerca del embalse están mejorando.
Desventajas de usar energía hidroeléctrica:
- Inundar alguna zona de terreno para construir un embalse.
- Cambiando muchos ecosistemas a lo largo del lecho del río, disminuyendo las poblaciones de peces, perturbando los sitios de anidación de aves, contaminando los ríos.
- Peligro de construcción en zona montañosa.
El concepto de potencial hidroeléctrico
Para evaluar los recursos hidroeléctricos de un río, país o todo el planeta en el MundoEnergy Conference (MIREC) definió el potencial hidroeléctrico como la suma de las capacidades de todas las secciones del territorio bajo consideración que pueden ser utilizadas para generar electricidad. Hay varias variedades de potencial hidroeléctrico:
- Potencial bruto, que representa los recursos hidroeléctricos potenciales.
- El potencial técnico es la parte del potencial bruto que puede utilizarse técnicamente.
- El potencial económico es la parte del potencial técnico cuyo uso es económicamente factible.
La potencia teórica de alguna corriente de agua está determinada por la fórmula
N (kW)=9, 81QH, donde Q es el caudal de agua (m3/seg); H es la altura de la caída de agua (m).
La central hidroeléctrica más poderosa del mundo
El 14 de diciembre de 1994, en China, en el río Yangtze, comenzó la construcción de la central hidroeléctrica más grande, llamada Three Gorges. En 2006, se completó la construcción de la represa y se puso en marcha la primera unidad hidroeléctrica. Esta central hidroeléctrica se convertiría en la central hidroeléctrica central de China.
La vista de la presa de esta estación se parece al diseño de la central hidroeléctrica de Krasnoyarsk. La altura de la presa es de 185 metros y la longitud es de 2,3 km. En el centro de la presa hay un vertedero diseñado para descargar 116.000 m3 de agua por segundo, es decir, desde una altura de unos 200 m, caen más de 100 toneladas de agua en un segundo.
El río Yangtze, sobre el que está construida la central hidroeléctrica de las Tres Gargantas, es uno de los másríos poderosos del mundo. La construcción de una central hidroeléctrica en este río permite aprovechar los recursos hídricos naturales de la zona. Comenzando en el Tíbet, a una altitud de 5600 m, el río adquiere un importante potencial hidroeléctrico. El lugar más atractivo para la construcción de la presa resultó ser la región de las Tres Gargantas, donde el río brota de las montañas hacia la llanura.
diseño HPP
La central hidroeléctrica de las Tres Gargantas tiene tres centrales eléctricas que contienen 32 unidades hidroeléctricas, cada una con una capacidad de 700 MW, y dos unidades hidroeléctricas con una capacidad de 50 MW. La capacidad total de la CH es de 22,5 GW.
Como resultado de la construcción de la represa, se formó un embalse con un volumen de 39 km3. La construcción de la represa resultó en la reubicación de residentes de dos ciudades con una población total de 1,24 millones de personas a un nuevo lugar. Además, se retiraron 1.300 objetos arqueológicos de la zona de inundación. Se gastaron 11.250 millones de dólares en todos los preparativos para la construcción de la represa. El costo total de la construcción de la central hidroeléctrica de las Tres Gargantas es de $22.500 millones.
La construcción de esta central hidroeléctrica prevé correctamente la navegación, además, después de la construcción del embalse, el flujo de buques de carga aumentó 5 veces.
Los barcos de pasajeros pasan por el elevador de barcos, que permite el paso de barcos que no pesen más de 3.000 toneladas. Se construyeron dos líneas de esclusas de cinco etapas para el paso de buques de carga. En este caso, el peso de las embarcaciones deberá ser inferior a 10.000 toneladas.
Yangtze HPP Cascada
Los recursos hídricos e hidroeléctricos del río Yangtze permiten construir sobre esteel río tiene más de una central hidroeléctrica, que se llevó a cabo en China. Sobre la central hidroeléctrica de las Tres Gargantas se construyó toda una cascada de centrales hidroeléctricas. Esta es la cascada más poderosa de centrales hidroeléctricas con una capacidad de más de 80 GW.
La construcción de la cascada evita la obstrucción del embalse de las Tres Gargantas, ya que reduce la erosión del cauce aguas arriba de la central hidroeléctrica. Después de eso, hay menos sedimentos que transportar en el agua.
Además, la cascada HPP le permite regular el flujo de agua a la HPP Three Gorges y obtener una generación de energía uniforme.
Itaipú en el río Paraná
Paraná significa "río de plata", es el segundo río más caudaloso de Sudamérica y tiene una longitud de 4380 km. Este río discurre por un terreno muy duro, por lo que, superándolo, crea rápidos y cascadas a su paso. Esta circunstancia indica condiciones favorables para la construcción de centrales hidroeléctricas aquí.
La UHE de Itaipú fue construida sobre el río Paraná, a 20 km de la ciudad de Foz do Iguaçu, en América del Sur. En términos de energía, esta central hidroeléctrica es superada solo por Three Gorges HPP. Ubicada en la frontera de Brasil y Paraguay, la UHE de Itaipu proporciona electricidad total a Paraguay y un 20 % a Brasil.
La construcción de la central hidroeléctrica comenzó en 1970 y finalizó en 2007. Se han instalado diez generadores de 700 MW del lado paraguayo e igual número del lado brasileño. Como había un bosque tropical alrededor de la central hidroeléctrica, que estaba sujeto a inundaciones, los animales de estos lugares fueron reubicados en otros territorios. La longitud de la presa es de 7240 metros,y la altura es de 196 m, el costo de construcción se estima en 15,3 mil millones de dólares. La capacidad HPP es de 14 000 GW.
Recursos hidroeléctricos de Rusia
La Federación Rusa tiene un gran potencial hídrico y energético, pero los recursos hidroeléctricos del país se distribuyen de manera muy desigual en su territorio. El 25% de estos recursos se encuentran en la parte europea, el 40% en Siberia y el 35% en el Lejano Oriente. En la parte europea del estado, según los expertos, el potencial hidroeléctrico se utiliza en un 46%, y todo el potencial hidroeléctrico del estado se estima en 2500 mil millones de kWh. Este es el segundo resultado en el mundo después de China.
Fuentes de energía hidroeléctrica en Siberia
Siberia tiene enormes reservas de energía hidroeléctrica, el este de Siberia es especialmente rico en recursos hidroeléctricos. Los ríos Lena, Angara, Yenisei, Ob e Irtysh fluyen allí. El potencial hídrico de esta región se estima en 1.000 billones de kWh.
La central hidroeléctrica Sayano-Shushenskaya lleva el nombre de P. S. Neporozhny
La capacidad de esta central hidroeléctrica es de 6400 MW. Esta es la central hidroeléctrica más poderosa de la Federación Rusa y ocupa el puesto 14 en el ranking mundial.
La sección del Yenisei, que se llama el corredor de Sayan, es favorable para la construcción de centrales hidroeléctricas. Aquí el río pasa a través de las montañas Sayan, formando muchos rápidos. Fue en este lugar donde se construyó la UHE Sayano-Shushenskaya, así como otras UHE que forman una cascada. La central hidroeléctrica Sayano-Shushenskaya es el paso más alto de esta cascada.
La construcción se llevó a cabo entre 1963 y 2000. Diseño de la estaciónconsta de una presa con una altura de 245 metros y una longitud de 1075 metros, un edificio de la central, una aparamenta y una estructura de aliviadero. Hay 10 unidades hidráulicas con una capacidad de 640 MW cada una en el edificio HPP.
El embalse formado después de la construcción de la represa tiene un volumen de más de 30 km3, y su área total es de 621 km2.
Grandes centrales hidroeléctricas de la Federación Rusa
Los recursos hidroeléctricos de Siberia se utilizan actualmente en un 20%, aunque aquí se han construido muchas centrales hidroeléctricas bastante grandes. La más grande de ellas es la central hidroeléctrica Sayano-Shushenskaya, seguida de las siguientes centrales hidroeléctricas:
- Krasnoyarskaya HPP con una capacidad de 6000 MW (en el Yenisei). Tiene un elevador de barcos, el único en la Federación Rusa hasta el momento.
- Bratskaya HPP con una capacidad de 4500 MW (en Angara).
- Ust-Ilimskaya HPP con una capacidad de 3840 MW (en Angara).
El Lejano Oriente tiene el potencial menos desarrollado. Según expertos, el potencial hídrico de esta región es aprovechado en un 4%.
Fuentes de energía hidroeléctrica en Europa occidental
En los países de Europa Occidental, el potencial hidroeléctrico se utiliza casi por completo. Si también es bastante alto, esos países se abastecen completamente de electricidad de las centrales hidroeléctricas. Estos son países como Noruega, Austria y Suiza. Noruega ocupa el primer lugar en el mundo en la producción de electricidad por habitante del país. En Noruega, esta cifra es de 24.000 kWh al año, y el 99,6% de esta energía es producida por centrales hidroeléctricas.
Potencial hidroeléctricoLos diferentes países de Europa occidental difieren notablemente entre sí. Esto se debe a las diferentes condiciones del terreno ya la diferente formación de la escorrentía. El 80% del potencial hidroeléctrico total de Europa se concentra en montañas con altos caudales: la parte occidental de Escandinavia, los Alpes, la Península Balcánica y los Pirineos. El potencial hidroeléctrico total de Europa es de 460 000 millones de kWh al año.
Las reservas de combustible en Europa son muy pequeñas, por lo que los recursos energéticos de los ríos se desarrollan de manera muy significativa. Por ejemplo, en Suiza, estos recursos están desarrollados en un 91 %, en Francia, en un 92 %, en Italia, en un 86 % y en Alemania, en un 76 %.
Cascada HPP en el río Rin
En este río se ha construido una cascada de centrales hidroeléctricas, que consta de 27 centrales hidroeléctricas con una capacidad total de unos 3.000 MW.
Una de las estaciones fue construida en 1914. Esta es HPP Laufenburg. Se sometió a reconstrucción dos veces, después de lo cual su capacidad es de 106 MW. Además, la estación pertenece a los monumentos arquitectónicos y es un tesoro nacional de Suiza.
HPP Rheinfelden es una central hidroeléctrica moderna. Su puesta en marcha se realizó en 2010, y la capacidad es de 100 MW. El diseño incluye 4 unidades hidráulicas de 25 MW cada una. Esta central hidroeléctrica se construyó en sustitución de la antigua central construida en 1898. La antigua estación está actualmente en proceso de renovación.
Fuentes de energía hidroeléctrica en África
Los recursos hidroeléctricos de África se deben a los ríos que atraviesan su territorio: el Congo, el Nilo, el Limpopo, el Níger y el Zambeze.
Río Congotiene un importante potencial hidroeléctrico. Parte del curso de este río tiene una cascada de s altos conocida como Inga Rapids. Aquí, la corriente de agua desciende desde una altura de 100 metros a una velocidad de 26.000 m3 por segundo. En esta zona se construyeron 2 centrales hidroeléctricas: "Inga-1" e "Inga-2".
El Gobierno de la República Democrática del Congo aprobó en 2002 el proyecto de construcción del complejo Big Inga, que preveía la reconstrucción de las centrales hidroeléctricas Inga-1 e Inga-2 existentes y la construcción de el tercero - Inga-3. Después de la implementación de estos planes, se decidió construir el complejo Bolshaya Inga más grande del mundo.
Este proyecto fue el tema de discusión en la Conferencia Internacional de Energía. Teniendo en cuenta el estado de los recursos hídricos e hidroeléctricos de África, representantes de empresas y gobiernos de África Central y Sudáfrica, que estuvieron presentes en la conferencia, aprobaron este proyecto y establecieron sus parámetros: la capacidad del "Big Inga" se fijó en 40.000 MW, que es más que la central hidroeléctrica más poderosa "Tres Gargantas" casi 2 veces. La puesta en marcha de la HPP está programada para 2020 y se espera que los costos de construcción alcancen los $80 mil millones.
Una vez que se complete el proyecto, la República Democrática del Congo se convertirá en el mayor proveedor de electricidad del mundo.
Red eléctrica del norte de África
África del Norte se encuentra a lo largo de la costa del Mar Mediterráneo y el Océano Atlántico. Esta región de África se llama el Magreb, o el oeste árabe.
Los recursos hidroeléctricos en África están distribuidos de manera desigual. En el norte del continente se encuentra el desierto más caluroso del mundo: el Sahara. Este territorio está experimentando escasez de agua, por lo que dotar de agua a estas regiones es una tarea importante. Su solución es construir embalses.
Los primeros embalses aparecieron en el Magreb en los años 30 del siglo pasado, luego muchos de ellos se construyeron en los años 60, pero la construcción especialmente intensiva comenzó en el siglo XXI.
Los recursos hidroeléctricos del norte de África están determinados principalmente por el río Nilo. Este es el río más largo del mundo. En los años 60 del siglo pasado, se construyó la presa de Asuán en este río, después de cuya construcción se formó un enorme embalse, de unos 500 km de largo y unos 9 km de ancho. El llenado del embalse con agua se llevó a cabo durante 5 años desde 1970 hasta 1975.
La represa de Asuán fue construida por Egipto en cooperación con la Unión Soviética. Este fue un proyecto internacional, gracias al cual es posible generar hasta 10 mil millones de kWh de electricidad por año, controlar el nivel del agua en el río Nilo durante las inundaciones y acumular agua en el embalse durante mucho tiempo. Una red de canales que irrigan los campos se separa del embalse, y aparecieron oasis en el sitio del desierto, cada vez más áreas se utilizan para la agricultura. Los recursos hídricos e hidroeléctricos del norte de África se utilizan con la máxima eficiencia.
Compartir el potencial hidroeléctrico del mundo
- Asia - 42%.
- África - 21%.
- América del Norte - 12%.
- América del Sur - 13%.
- Europa - 9%.
- Australia y Oceanía – 3%
Potencial hidroeléctrico mundial estimado en 10 billones de kWh de electricidad.
El siglo XX puede llamarse el siglo de la energía hidroeléctrica. El siglo XXI trae sus propias adiciones a la historia de esta industria. El mundo ha prestado más atención a las centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo (PSPP) y las centrales eléctricas mareomotrices (TPP), que utilizan la energía de las mareas marinas para generar energía eléctrica. El desarrollo hidroeléctrico continúa.
