¿Cómo es posible que una gota de agua se reutilice 19 veces? Un artículo desvela los misterios de la generación de energía hidroeléctrica.
Durante mucho tiempo, la generación de energía hidroeléctrica ha sido una importante fuente de suministro eléctrico. El río fluye a lo largo de miles de kilómetros, conteniendo una enorme cantidad de energía. El desarrollo y la utilización de la energía natural del agua para convertirla en electricidad se denomina generación de energía hidroeléctrica. El proceso de generación de energía hidroeléctrica es, en realidad, un proceso de conversión de energía.
1. ¿Qué es una central hidroeléctrica de bombeo?
Las centrales hidroeléctricas de bombeo son actualmente el método de almacenamiento de energía de alta capacidad más avanzado tecnológicamente y estable. Mediante la construcción o el uso de dos embalses existentes, se forma una depresión en el agua, y el excedente de electricidad del sistema eléctrico durante los períodos de baja demanda se bombea a zonas elevadas para su almacenamiento. Durante los períodos de máxima demanda, se genera electricidad liberando agua, en lo que se conoce como el "superbanco de energía".
Las centrales hidroeléctricas son instalaciones que utilizan la energía cinética del flujo de agua para generar electricidad. Generalmente se construyen en las zonas de mayor desnivel de los ríos, utilizando presas para interceptar el flujo de agua y formar embalses, que luego convierten la energía del agua en electricidad mediante turbinas y generadores hidráulicos.
Sin embargo, la eficiencia de generación de energía de una sola central hidroeléctrica no es alta, ya que después de que el agua fluye a través de ella, queda mucha energía cinética residual que no se aprovecha. Si se conectan varias centrales hidroeléctricas en serie para formar un sistema en cascada, una gota de agua puede activarse varias veces a diferentes alturas, mejorando así la eficiencia de generación de energía.
¿Qué beneficios ofrecen las centrales hidroeléctricas además de la generación de energía? De hecho, la construcción de centrales hidroeléctricas también tiene un impacto importante en el desarrollo económico y social local.
Por un lado, la construcción de centrales hidroeléctricas puede impulsar la construcción de infraestructuras locales y el desarrollo industrial. La construcción de centrales hidroeléctricas requiere una gran cantidad de mano de obra, recursos materiales e inversión financiera, lo que genera oportunidades de empleo local y demanda de mercado, impulsa el desarrollo de cadenas industriales relacionadas e incrementa los ingresos fiscales locales. Por ejemplo, la inversión total del proyecto de la central hidroeléctrica de Wudongde asciende a unos 120.000 millones de yuanes, lo que puede generar inversiones regionales relacionadas por un valor de entre 100.000 y 125.000 millones de yuanes. Durante el período de construcción, el aumento anual promedio del empleo es de aproximadamente 70.000 personas, lo que constituye un nuevo motor para el crecimiento económico local.
Por otro lado, la construcción de centrales hidroeléctricas puede mejorar el entorno ecológico local y el bienestar de la población. La construcción de estas centrales no solo debe cumplir con estrictas normas ambientales, sino también llevar a cabo la restauración y protección ecológica, la cría y liberación de peces raros, la mejora de los paisajes fluviales y la promoción de la biodiversidad. Por ejemplo, desde la construcción de la central hidroeléctrica de Wudongde, se han liberado más de 780 000 alevines de peces raros como el pez de vientre partido, la tortuga blanca, la locha larga y delgada y la carpa lubina. Además, la construcción de centrales hidroeléctricas también requiere la reubicación y el reasentamiento de inmigrantes, lo que proporciona mejores condiciones de vida y oportunidades de desarrollo para la población local. Por ejemplo, el condado de Qiaojia alberga la central hidroeléctrica de Baihetan, que implicó la reubicación y el reasentamiento de 48 563 personas. El condado de Qiaojia ha transformado la zona de reasentamiento en una zona urbana moderna, ha mejorado la infraestructura y los servicios públicos, y ha mejorado la calidad de vida y el bienestar de la población inmigrante.
Una central hidroeléctrica no es solo una planta de energía, sino también una planta que genera beneficios. No solo proporciona energía limpia al país, sino que también impulsa el desarrollo sostenible en la zona. Se trata de una situación beneficiosa para todos que merece nuestro reconocimiento y aprendizaje.
2. Tipos básicos de generación de energía hidroeléctrica
Los métodos más utilizados para la reducción concentrada de la caída de agua incluyen la construcción de presas, el desvío de agua o una combinación de ambos.
Se construye una presa en un tramo de río con un desnivel pronunciado, se crea un embalse para almacenar agua y elevar su nivel, se instala una turbina hidráulica fuera de la presa, y el agua del embalse fluye a través de un canal de derivación hasta la turbina, ubicada en la parte inferior de la presa. El agua hace girar la turbina y acciona el generador para producir electricidad, y luego fluye a través del canal de descarga hacia el río aguas abajo. Este es el método para construir una presa y un embalse para la generación de energía.
Debido a la gran diferencia de nivel entre la superficie del embalse dentro de la presa y la salida de la turbina hidráulica fuera de ella, se puede aprovechar una gran cantidad de agua del embalse para generar energía, lo que permite alcanzar una alta tasa de utilización de los recursos hídricos. La central hidroeléctrica construida mediante el método de caída concentrada en la presa se denomina central hidroeléctrica de tipo presa, y se compone principalmente de centrales hidroeléctricas de tipo presa y centrales hidroeléctricas de lecho fluvial.
Se construye un embalse para almacenar agua y elevar su nivel en la parte alta del río, se instala una turbina hidráulica en la parte baja y se desvía el agua del embalse aguas arriba hacia la turbina a través de un canal de derivación. El flujo de agua hace girar la turbina y acciona el generador para producir electricidad, que luego pasa por el canal de descarga hacia la parte baja del río. El canal de derivación es más largo y atraviesa la montaña, lo que permite la derivación de agua y la generación de energía.
Debido a la gran diferencia de nivel de agua H0 entre la superficie del embalse aguas arriba y la superficie de salida de la turbina aguas abajo, una gran cantidad de agua en el embalse aprovecha su gran potencial energético, lo que permite alcanzar una alta eficiencia en el uso del agua. Las centrales hidroeléctricas que utilizan un método de derivación de agua con concentración de presión se denominan centrales hidroeléctricas de derivación, e incluyen principalmente centrales hidroeléctricas de derivación por presión y centrales hidroeléctricas de derivación sin presión.
3. ¿Cómo lograr “reutilizar una gota de agua 19 veces”?
Se sabe que la central hidroeléctrica de Nanshan se completó oficialmente y entró en funcionamiento el 30 de octubre de 2019. Está ubicada en la confluencia de los condados de Yanyuan y Butuo, en la prefectura autónoma Yi de Liangshan, provincia de Sichuan. La central tiene una capacidad instalada total de 102 000 megavatios y es un proyecto hidroeléctrico que aprovecha de forma integral los recursos hídricos naturales, la energía eólica y la energía solar. Lo más destacable es que esta central no solo genera electricidad, sino que también logra la máxima eficiencia en el uso del agua mediante tecnología avanzada. Utiliza una gota de agua 19 veces, generando 34 100 millones de kilovatios-hora adicionales de electricidad, lo que representa un hito en el campo de la generación de energía hidroeléctrica.
En primer lugar, la central hidroeléctrica de Nanshan adopta la tecnología híbrida de generación de energía hidroeléctrica líder en el mundo, que utiliza de forma integral los recursos hídricos naturales, la energía eólica y la energía solar, y logra una optimización y colaboración sistemáticas a través de medios tecnológicos, consiguiendo así un desarrollo sostenible.
En segundo lugar, la central hidroeléctrica incorpora tecnologías de vanguardia como el análisis de macrodatos, la inteligencia artificial y el Internet de las Cosas para gestionar con precisión diversos aspectos, como los parámetros de la unidad, el nivel del agua, la altura de caída y el caudal, con el fin de mejorar la eficiencia operativa de la central. Por ejemplo, mediante la implementación de una tecnología de seguimiento y regulación automática de la presión de caída constante, la unidad generadora de turbina hidráulica maximiza el aprovechamiento de los recursos hídricos, garantizando al mismo tiempo un funcionamiento seguro y logrando el objetivo de optimizar e incrementar la generación de energía a través de la optimización de la altura de caída. Asimismo, cuando el nivel del agua del embalse es bajo, la central hidroeléctrica establece un sistema de gestión dinámica para el embalse que ralentiza el descenso del nivel del agua, mejora la eficiencia de recirculación y aumenta eficazmente la capacidad de generación de energía.
Además, el excelente diseño de la central hidroeléctrica de Nanshan es fundamental. Incorpora una turbina de agua PM (turbina Pelton Michel), que se caracteriza por permitir ajustar, mediante rotación, el área de la sección transversal de la boquilla y el caudal de agua hacia el impulsor, de modo que la dirección y la velocidad del chorro coincidan con la dirección y la velocidad de rotación del impulsor, maximizando así la eficiencia de la generación de energía. Asimismo, se han adoptado tecnologías avanzadas como la tecnología de pulverización de agua multipunto y la incorporación de secciones giratorias, lo que mejora notablemente la eficiencia de la generación de energía.
Finalmente, la central hidroeléctrica de Nanshan también incorpora una tecnología exclusiva de almacenamiento de energía. Se han añadido sistemas de drenaje de emergencia en la zona de almacenamiento de agua. Mediante este embalse, los recursos hídricos pueden dividirse en diferentes periodos de tiempo, lo que permite cumplir múltiples funciones, como la producción de agua y la transmisión de energía, garantizando así un uso económico y seguro de dichos recursos.
En definitiva, el éxito de la central hidroeléctrica de Nanshan, que ha logrado reutilizar el agua 19 veces, se debe a diversos factores, entre ellos la tecnología de generación hidroeléctrica híbrida líder en el mundo, la aplicación de tecnología de vanguardia, mecanismos de gestión eficientes, un diseño excelente y una tecnología única de almacenamiento de energía. Esto no solo aporta nuevas ideas y modelos para el desarrollo del sector hidroeléctrico, sino que también ofrece ejemplos valiosos e inspiración para el desarrollo sostenible de la industria energética china.
Fecha de publicación: 14 de agosto de 2023
