24.Construcción de Centrales Mini hidráulicas

Autor: Jorge Elías
A. Proyecto: Construcción de Centrales Minihidráulicas B. Fundamentación: Las energías renovables son la alternativa ecológica al uso de combustibles fósiles como el carbón o el petróleo, puesto que no se agotan, no reducen nuestros recursos y no contaminan. Dentro de este contexto, las centrales minihidráulicas constituyen una opción más. Las minihidráulicas se distinguen de las hidráulicas en que utilizan la fuerza de los caudales de los ríos para producir energía. El balance medioambiental y la rentabilidad son las claves de futuro para esta energía.

Se entiende por central minihidráulica aquella con una potencia instalada igual o inferior a 5 megavatios (España), mientras que en Europa se suele considerar como central pequeña aquella que no sobrepasa los 10 MW. Además del máximo de potencia que ofrecen, otra de sus características diferenciadoras es que aprovechan los saltos o desniveles de un curso de agua para producir energía, mientras que sus 'hermanas mayores' se valen de grandes cantidades de agua y una gran infraestructura para ello. Para la obtención de energía minihidráulica no siempre es necesario incluir una presa en la instalación y si esta existe no debe superar los 15 metros de altura. A principios del siglo XX se construyeron numerosas centrales minihidráulicas para abastecer a pequeños municipios o industrias. Actualmente se está intentando volver a poner en marcha antiguas instalaciones, además de implantar otras nuevas, ya que están demostradas las ventajas de carácter medioambiental de este tipo de instalaciones.

Las instalaciones minihidráulicas contribuyen a la diversificación de las fuentes, permiten el acercamiento al usuario, convirtiendo la energía en un recurso gestionado de manera local, y dan servicio a zonas aisladas, como en el caso de las microcentrales, de escaso impacto ambiental y múltiples posibilidades de localización. La tecnología empleada en todos estos procesos es ya una tecnología madura debido a su larga trayectoria por lo que a nivel técnico no se esperan novedades importantes, lo que aporta seguridad y conocimiento en su aplicación. En la práctica, la realización de una micro instalación en un sistema hídrico de este tipo es viable económicamente si los conductos ya existen y en los casos en los que los saltos y los caudales sean grandes.
Los sistemas hídricos en los que existe esta posibilidad son muchos:
-acueductos locales o redes de acueductos complejas;
-sistemas hídricos de uso múltiple (agua potable, industrial, de riego, recreativo, etc.);
-sistemas de canales de bonificación y de riego;
-canales o conductos de reflujo para los desbordamientos de caudal;
-circuitos de enfriamiento de condensadores de sistemas con motores térmicos.

Se cuenta con un gran número de empresas que disponen a tecnología moderna que ofrece en el mercado una amplia gama de bienes de equipo de alta calidad y prestaciones, que van incorporando los últimos avances tecnológicos para incrementar los rendimientos, disminuir los costos y el impacto ambiental.

C. Objetivos generales: Motorizar un recurso inagotable (ciclo del agua). Generar energía limpia (No emite gases "invernadero", ni provoca lluvia ácida, ni produce emisiones tóxicas)
Producir energía barata debido a que sus costes de explotación son bajos, y su mejora tecnológica hace que se aproveche de manera eficiente los recursos hidráulicos disponibles. Trabajar a temperatura ambiente (No son necesarios sistemas de refrigeración o calderas, que consumen energía y, en muchos casos, contaminan). Generar el almacenamiento de agua permitirá el suministro para regadíos. Regular el caudal controlando el riesgo de inundaciones.

D. Lugar: El tipo de Centrales minihidráulicas dependerá de las características de la elección del lugar para su instalación: -Centrales de agua fluente: son aquellas que aprovechan el flujo continuo de agua de una corriente de agua para mover un generador y producir energía a partir de esta corriente.
-Centrales de flujo regulado: son aquellas alimentadas desde un depósito, que se abastecen a partir de una fuente de agua y cuya generación se regula controlando la salida de agua del mismo.
-Centrales de salto: utilizan la energía potencial de un pequeño salto de agua natural, o artificial, para convertirla en energía eléctrica accionando una turbina.

E. Recursos necesarios: Para proceder a la instalación de una central minihidráulica se tienen que seguir una serie de pautas que determinarán su viabilidad. A continuación pasamos a enumerarlas:
-Elección del lugar basándose en la disponibilidad del territorio y la accesibilidad al mismo, teniendo en cuenta que la accesibilidad es inversamente proporcional al impacto ambiental.
-Determinación del caudal de agua (litros/s) y el salto disponible (m) para poder determinar el cálculo de la potencia teórica de la que vamos a disponer, en todo caso menor de 10 MW.
-Tramitación de autorizaciones y permisos necesarios.
-Estudio de viabilidad económica de la instalación.
-Construcción e implementación.
-Gestión y mantenimiento efectivo, protegiendo las calidades ambientales del sistema fluvial.

Los sistemas minihidráulicos pueden aplicarse en todos aquellos lugares donde exista un curso de agua y un cierto desnivel. Los sistemas de potencia más reducida son los de implantación más sencilla, y con menor impacto ambiental, y sirven principalmente para abastecer a zonas aisladas donde existen dificultades para acceder a la red eléctrica general.
Existen dos tipos de sistemas, según su relación con la red eléctrica:
-Sistemas aislados: Son sistemas no conectados a la red eléctrica general siendo habitualmente picocentrales para auto abastecimiento con consumo reducido.
-Sistemas conectados: Son sistemas conectados a la red eléctrica general con potencia al menos de microcentral en los que se cede la energía sobrante del auto consumo a la red.
El estudio de viabilidad de una instalación con potencia superior a unos kW tiene que averiguar que un determinado equipo tenga la relación costes/ingresos adecuada a las expectativas del futuro productor. Los elementos de costes considerados son los siguientes:
– Costo de obras de infraestructura.
– Costo de obras hidráulicas.
– Costo de obras electromecánicas.
– Costo del proyecto.
Además de estos costes, hay que tener en cuenta los siguientes, una vez que la instalación está en marcha:
– Costos de utilización.
– Costos de manutención.
– Costos fiscales.
Los costos se comparan con los ingresos procedentes de:
- Venta de energía eléctrica.
- Ahorro (coste ahorrado) de energía eléctrica.
- Venta de certificados verdes.
- Ingresos de otros incentivos.
Si el resultado económico resultante de la aplicación al proyecto de un plan de negocio con las partidas anteriores es aceptable para el inversor, se puede seguir con la fase de autorización y de construcción.

F. Características generales:
El agua, al pasar por turbinas a gran velocidad, provoca un movimiento de rotación que se transforma en energía eléctrica por medio de generadores. Aunque existe una gran variedad de instalaciones, las mini centrales hidroeléctricas se pueden clasificar en dos grandes tipos: de regulación y fluyentes.

Las centrales de regulación pueden almacenar grandes cantidades de agua mediante un embalse, más propio de grandes centrales. Por ello, son más comunes las de tipo fluyente, donde no hay embalse y es la fuerza del caudal el que compensa el pequeño desnivel.
Se suelen emplazar, los cursos altos. La minihidráulica es la energía más respetuosa con el medio ambiente, y señalaba que 1 Kilovatio/hora (Kwh) minihidráulico es 300 veces más limpio que 1 Kwh. de lignito. Pero, los emplazamientos en donde se pueden construir centrales hidroeléctricas en buenas condiciones económicas son limitados.

Funcionamiento y clasificación de las centrales minihidráulicas
La energía hidráulica se obtiene a partir de la energía cinética y potencial generada por una corriente de agua al salvar el desnivel existente entre dos puntos. Esta energía se transforma en energía eléctrica por medio de turbinas que se mueven debido a la masa de agua que pasa por su interior. Las turbinas transmiten la potencia mecánica de su rotación mediante un eje a un generador de electricidad o alternador. La potencia de una instalación se determina mediante el producto del caudal de agua por el salto o desnivel que salva el curso. Las centrales minihidráulicas se localizan normalmente en lugares de caudales moderados y saltos pequeños.

Los tipos de centrales minihidráulicas se pueden definir en base a criterios de funcionamiento o de potencia. Según la forma en la que se recibe y se produce la acumulación del agua se pueden clasificar en:
-Centrales de agua fluente: Son centrales que no disponen de ningún tipo de regulación por lo que el caudal varía en función del régimen hidrológico anual.
-Centrales de flujo regulado: Son aquellas en las que se puede regular el agua a través de un depósito de regulación diario, semanal o mensual. Se destinan a usos hidroeléctricos o a otros fines (riego o abastecimiento) estando localizadas aguas abajo de los embalses.
-Pico centrales: A pesar de las claras ventajas medioambientales de este tipo de instalaciones, es necesario que exista una clara voluntad política para el fomento de este tipo de energía ya que, sobre todo en el caso de las centrales de menor tamaño, el esfuerzo de inversión no es proporcional a la rentabilidad obtenida. La iniciativa pública es fundamental en estos casos, considerando además que muchas de estas infraestructuras son propiedad parcial o total del estado y su puesta en marcha se realiza mediante concesiones administrativas por concurso público.

En conclusión, la energía minihidráulica es una energía no contaminante que no necesita para su producción ninguna combustión ni generación de residuos. La energía minihidráulica depende de las condiciones climatológicas por lo que su aplicación puede resultar inviable en determinados lugares donde los recursos hídricos son escasos o en períodos de sequía. Su transformación del entorno es reducida ya que aprovecha los desniveles ya existentes en los flujos de agua, aunque no se debe olvidar que también los sistemas minihidráulicos pueden tener impactos negativos sobre el medio ambiente. Es importante que se preste especial atención al caudal ecológico del curso utilizado para la producción eléctrica, para conservar el ecosistema fluvial y evitar alteraciones en la flora y fauna del entorno.

Fuente: Desarrollo y Defensa - Wikipedia