Hidráulica

Los primeros descubrimientos del hombre fueron realizados gracias a la intuición y la observación; de esta manera, los seres humanos comprobamos que la fuerza que produce el agua al arrastrar todo lo que se encuentra a su paso le podría proporcionar la facilidad de mover troncos de árboles y, más aún, utilizarlo como medio de transporte. Desde antes de la era cristiana, las primeras ruedas hidráulicas funcionaban por acción directa del agua sobre sus paletas montadas sobre un eje fijo. Las paletas se sumergían parcialmente en la corriente de agua y, con el choque, recibían el impulso necesario para hacer girar la rueda. Esta actividad dio principio al concepto básico sobre la transformación de energía cinética a energía potencial. El agua que fluye de un nivel superior a otro inferior se manifiesta en la tierra esencialmente con las corrientes naturales, creadas por precipitación de lluvia y nieve que fluyen desde montañas, colinas y planicies hasta el nivel del mar. El uso de la energía disponible en las corrientes de agua contribuye sustancialmente a la cantidad total de electricidad producida en el momento.

Perfección y desarrollo

En el año de 1881 se construyó en Godalming, Inglaterra, la primera planta hidroeléctrica, pero la producción de electricidad a gran escala comenzó en 1895, cuando se construyó la presa de 3.75MW en las cataratas del Niágara. Para aprovechar la energía hidráulica se requiere, además de que los ríos transporten grandes volúmenes de agua, que las condiciones topográficas sean adecuadas, es decir, que haya grandes caídas en su trayecto hacia el mar. Para convertir la energía hidráulica en electricidad, generalmente se construyen varias plantas hidroeléctricas a lo largo de un río. En una presa se construye una cortina de concreto que detiene el agua. De esta forma se acumulan millones de metros cúbicos que poseen una gran energía potencial, cuyo valor depende de la diferencia de los niveles superior e inferior (la altura de la caída de agua) y el volumen acumulado. En la cortina de la presa hay unas válvulas, llamadas compuertas; cuando éstas se abren permiten que el agua circule libremente, cayendo desde grandes alturas (entre 60 y 750m) a un depósito inferior, para continuar su trayecto hacia el mar. Cuando se abren las compuertas de una presa el volumen de agua que fluye por unidad de tiempo (llamado gasto) es muy grande; la energía que inicialmente era potencial, ahora se transforma en energía cinética debido al gran chorro que cae. Éste choca con los cangilones (especie de aspas en forma de cuchara con una estría en el centro) de una turbina, provocando que ésta gire a gran velocidad (alrededor de 100 revoluciones por minuto). La turbina, a su vez, está unida a un generador de corriente eléctrica de grandes dimensiones y de esta forma se produce electricidad.

Hoy en día, la fuerza hidráulica es una tecnología perfeccionada a nivel mundial y es considerada como una de las fuentes renovables más usada después de la biomasa. Según las cifras internacionales, se provee alrededor de 16 a 19% del consumo neto mundial de corriente eléctrica con la fuerza del agua. Las posibilidades para el uso rentable de la energía hidráulica dependen en gran medida de las circunstancias naturales de un país. Gobiernos como los de Noruega y Paraguay cubren su demanda de corriente eléctrica con una participación superior al 90% con la fuerza hidráulica, mientras que muchos otros aprovechan esta fuente de energía en forma mayoritaria, como Austria, Brasil, Venezuela y Canadá.

Ventaja acuática

La gran ventaja de la producción hidráulica está en su disponibilidad relativamente continua, su alto grado de rendimiento y la posibilidad de almacenar la energía. Las centrales hidráulicas trabajan con el grado de rendimiento más alto de todos los sistemas de generación de energía que se conocen hoy en día. Están ampliamente automatizadas y generan costes de operación relativamente bajos. También sirven para una mantener una excelente prevención de catástrofes como inundaciones, permiten la navegación de ríos y solucionan los problemas de irrigación. La energía hidráulica es una tecnología madura, la cual se ha probado en el pasado de una manera impresionante. El rendimiento promedio es más alto de 90% y con ello es esencialmente más usada que otras energías renovables. La energía hidráulica no consume recurso natural alguno y sirve de manera apropiada para cubrir las cargas en base y punta. La larga vida útil de las centrales y su operación con una reducida demanda de mantenimiento son atractivas en especial para ser empleadas en países en desarrollo.

Futuro prometedor

A principios de la década de los noventa, las primeras potencias productoras de energía hidroeléctrica eran Canadá (con un 60% de su electricidad basado en la caída del agua) y Estados Unidos. Esta fuente representa aproximadamente la cuarta parte de la producción total de electricidad en el mundo, y su importancia sigue en aumento. Los países que generan más desarrollo hidráulico son Noruega (99%), Zaire (97%) y Brasil (96%). La central de Itaipú, en el río Paraná, está situada entre Brasil y Paraguay; este complejo se inauguró en 1982 y tiene la mayor capacidad generadora del mundo. Asimismo, la presa Grand Coulee, en Estados Unidos, genera unos 6500 Mw y es una de las más grandes. En muchas regiones de China, por ejemplo, las pequeñas presas son la principal y única fuente de electricidad. Otras naciones en vías de desarrollo están utilizando este sistema con buenos resultados. Uno de los países más avanzados en cuanto energía hidráulica se refiere, es Alemania; su volumen de corriente eléctrica generada con ésta es estable desde hace varios años. En 2006, la generación de energía en base a la caída de agua alcanzó aproximadamente 21,6 mil millones de kilovatio-horas de corriente. Con este valor, su participación alcanza un 3,5% en la generación total de corriente eléctrica. En el país germano, existe un número considerable empresas que producen turbinas y otros componentes de maquinaria para el sector hidráulico.

Fuentes

Ministerio Federal de Economía, Alemania www.german-renewable-energy.com
Comisión Nacional para el Ahorro de Energía www.conae.gob.mx