Energía Hidráulica, Solar y Eólica: Funcionamiento, Tipos y Comparativa

Energía Hidráulica

La energía hidráulica se basa en aprovechar la caída del agua desde cierta altura, transformando la energía potencial en energía cinética. El agua pasa por turbinas, provocando un movimiento de rotación que se convierte en energía eléctrica mediante generadores. Su desarrollo requiere pantanos, presas, canales y grandes turbinas, lo que implica un gran gasto inicial.

Centrales Hidroeléctricas

Las centrales hidroeléctricas tienen un gran coste inicial, pero un mantenimiento bajo. Se ubican en zonas con condiciones pluviométricas favorables. Dos factores clave son el caudal y la altura.

Tipos de Turbinas

• Pelton: Para saltos grandes y caudal pequeño.
• Francis: Para saltos más reducidos y mayor caudal.
• Kaplan: Para saltos pequeños y caudal grande.

Funcionamiento

Dependen de un gran embalse de agua. El agua se transporta por tuberías forzadas, controladas por válvulas. El agua se extrae de la parte media para evitar los lados. La energía potencial se convierte en cinética, y el agua choca con la turbina, haciéndola girar para generar energía.

Componentes

• Presa: Debe ofrecer mayor resistencia con la menor cantidad de material posible (de gravedad, contrafuerte, arco-bóveda y tierra o escollera).
• Conductos de agua: Regulan el caudal.
• Tubería forzada: Dirige el agua.
• Sala de máquinas: Alberga las turbinas.
• Parque de distribución: La presión obtenida es menor o igual a 2 Hv.

Tipos de Centrales

• Según la llegada del agua:
  • Agua fluyente: Usan directamente el agua del río, con caudal no constante.
  • Agua embalsada: Utilizan grandes lagos o pantanos artificiales, de regulación y de bombeo.
• Según la altura del salto:
  • Alta presión: Más de 200m y caudal de 20 m³/s.
  • Media presión: Entre 20 y 200m y caudal de 200 m³/s.
  • Baja presión: Menos de 20m y caudal de 300 m³/s.

Ventajas e Inconvenientes

• Ventajas:
  • Recurso inagotable.
  • No contamina en la proporción del petróleo.
  • No es necesario calentar el agua.
  • Almacenamiento de agua para regadíos.
  • Permite realizar actividades de recreo.
  • Evita inundaciones.
• Inconvenientes:
  • Obstáculos insalvables.
  • Acumulación de materia orgánica.
  • Privación de sedimentos al curso bajo.

Energía Solar

La energía solar es la energía que proviene del sol y se utiliza de diversas maneras.

Métodos de Aprovechamiento

• Aprovechamiento solar pasivo: Utiliza la energía solar de forma natural.
• Aprovechamiento térmico: Utiliza el calor producido por el sol mediante radiación.
  • Sistema de baja temperatura (hasta 100ºC): Colectores solares de circuito abierto y cerrado, y torres de convección.
  • Sistema de media y alta temperatura (más de 100ºC): Concentran la radiación del sol mediante espejos, colectores cilíndricos-parabólicos que reflejan el sol hacia tuberías por las que circula un fluido, helióstatos (colección de espejos que refleja la radiación) y hornos solares (combinación de los dos anteriores).
• Aprovechamiento fotovoltaico: La luz del sol se transforma en energía eléctrica en las células solares o fotovoltaicas, formadas por silicio dopado con boro y fósforo. Al incidir la luz sobre estas células, se origina una corriente eléctrica.

Ventajas e Inconvenientes

• Ventajas: Limpia, inagotable, igualmente repartida.
• Inconvenientes: Las instalaciones exigen gran superficie, alto costo, modifican el paisaje.

Energía Eólica

La energía eólica tiene su origen en el viento, siendo una energía indirecta del sol. La energía del viento es de tipo cinético, lo que significa que la potencia obtenida depende de la velocidad, así como del área de superficie captada. Actualmente se usa para obtener energía. Llamamos aerogenerador, aeroturbina o turbina eólica a las máquinas eólicas encargadas de generar energía con el aprovechamiento del aire.

Aerogeneradores

Son máquinas que transforman la energía eólica en eléctrica o mecánica. El rotor debe situarse lo más alto posible. El viento incide sobre las palas del aerogenerador y lo hace girar, produciendo corriente eléctrica.

Tipos de Aerogeneradores

• De eje horizontal: Los más usados. Deben mantenerse paralelos al viento. Pueden ser de potencia baja con muchas palas o de potencia alta con 4 palas máximo. Para orientar las palas se usan veletas y motores, y pueden orientarse a barlovento y sotavento.
• De eje vertical: No necesitan orientación y ofrecen menos resistencia al viento.