1. Recursos energéticos del agua
La historia del desarrollo humano y la utilización de los recursos hidroeléctricos se remonta a la antigüedad. Según la Interpretación de la Ley de Energías Renovables de la República Popular China (editada por el Comité de Trabajo Legislativo del Comité Permanente de la Asamblea Popular Nacional), la definición de energía hidráulica es la siguiente: el calor del viento y del sol provoca la evaporación del agua, el vapor de agua forma la lluvia y la nieve, la caída de la lluvia y la nieve forma ríos y arroyos, y el flujo del agua produce energía, que se denomina energía hidráulica.
El desarrollo y aprovechamiento de los recursos hidroeléctricos contemporáneos se centra principalmente en su explotación, por lo que se suelen utilizar términos como recursos hídricos, recursos hidráulicos y recursos hidroeléctricos como sinónimos. Sin embargo, en realidad, los recursos hidroeléctricos abarcan una amplia gama de recursos, como recursos hidrotérmicos, hidroeléctricos y de agua de mar.
(1) Recursos hídricos y de energía térmica
Los recursos hídricos y térmicos se conocen comúnmente como manantiales termales naturales. En la antigüedad, la gente comenzó a utilizar directamente el agua y el calor de estos manantiales para construir baños, bañarse, tratar enfermedades y hacer ejercicio. En la actualidad, también se utilizan para la generación de energía eléctrica y la calefacción. Islandia, por ejemplo, generó 7.080 millones de kilovatios-hora de energía hidroeléctrica en 2003, de los cuales 1.410 millones se generaron mediante energía geotérmica (es decir, energía térmica del agua). El 86% de los habitantes del país utiliza energía geotérmica para la calefacción. La central eléctrica de Yangbajing, con una capacidad instalada de 25.000 kilovatios, se construyó en Xizang y también utiliza energía geotérmica para generar electricidad. Según las predicciones de los expertos, la energía de baja temperatura (utilizando agua subterránea como medio) que se puede recolectar del suelo a una profundidad de casi 100 metros en China puede alcanzar los 150.000 millones de kilovatios anuales. Actualmente, la capacidad instalada de generación de energía geotérmica en China es de 35.300 kilovatios.
(2) Recursos de energía hidráulica
La energía hidráulica comprende la energía cinética y potencial del agua. En la antigua China, los recursos energéticos hidráulicos de ríos turbulentos, cascadas y saltos de agua se utilizaban ampliamente para construir maquinaria como ruedas hidráulicas, molinos de agua y molinos para el riego, el procesamiento de granos y el descascarillado de arroz. En la década de 1830, se desarrollaron y utilizaron centrales hidráulicas en Europa para suministrar energía a grandes industrias como molinos harineros, fábricas de algodón y minería. Las modernas turbinas hidráulicas que accionan directamente las bombas centrífugas para generar fuerza centrífuga para el bombeo y el riego, así como las estaciones de bombeo de golpe de ariete que utilizan el flujo de agua para generar presión de golpe de ariete y formar una alta presión de agua para el bombeo y el riego, son ejemplos del desarrollo y aprovechamiento directo de los recursos energéticos del agua.
(3) Recursos de energía hidroeléctrica
En la década de 1880, con el descubrimiento de la electricidad, se fabricaron motores eléctricos basados en la teoría electromagnética y se construyeron centrales hidroeléctricas para convertir la energía hidráulica de estas en energía eléctrica y suministrarla a los usuarios, dando paso a un período de vigoroso desarrollo y utilización de los recursos de energía hidroeléctrica.
Los recursos hidroeléctricos a los que nos referimos ahora se denominan generalmente recursos hidroeléctricos. Además de los recursos hídricos de los ríos, el océano también contiene una enorme cantidad de energía mareomotriz, undimotriz, salina y térmica. Se estima que los recursos hidroeléctricos oceánicos globales ascienden a 76 mil millones de kilovatios, lo que representa más de 15 veces las reservas teóricas de energía hidroeléctrica fluvial terrestre. De estos, la energía mareomotriz es de 3 mil millones de kilovatios, la energía undimotriz es de 3 mil millones de kilovatios, la energía térmica es de 40 mil millones de kilovatios y la energía salina es de 30 mil millones de kilovatios. Actualmente, solo la tecnología de desarrollo y utilización de la energía mareomotriz ha alcanzado una etapa práctica que permite su desarrollo a gran escala en el aprovechamiento de los recursos hidroeléctricos marinos por parte del ser humano. El desarrollo y la utilización de otras fuentes de energía aún requieren mayor investigación para lograr avances significativos en la viabilidad técnica y económica, así como para alcanzar un desarrollo y una utilización prácticos. El desarrollo y la utilización de la energía oceánica a los que nos referimos habitualmente se centran principalmente en el desarrollo y la utilización de la energía mareomotriz. La atracción de la Luna y el Sol sobre la superficie del mar provoca fluctuaciones periódicas en el nivel del agua, conocidas como mareas oceánicas. Esta fluctuación del nivel del mar genera energía mareomotriz. En principio, la energía mareomotriz es una energía mecánica generada por la variación de los niveles de las mareas.
Los molinos de mareas aparecieron en el siglo XI, y a principios del siglo XX, Alemania y Francia comenzaron a construir pequeñas centrales mareomotrices.
Se estima que la energía mareomotriz explotable a nivel mundial oscila entre 1.000 y 1.100 millones de kilovatios, con una generación anual de aproximadamente 1.240.000 millones de kilovatios-hora. Los recursos de energía mareomotriz explotables de China tienen una capacidad instalada de 21,58 millones de kilovatios y una generación anual de 30.000 millones de kilovatios-hora.
Actualmente, la mayor central mareomotriz del mundo es la de Rennes, en Francia, con una capacidad instalada de 240 000 kilovatios. La primera central mareomotriz de China, la de Jizhou, en Guangdong, se construyó en 1958 con una capacidad instalada de 40 kilovatios. La central mareomotriz de Jiangxia, en Zhejiang, construida en 1985, tiene una capacidad instalada total de 3200 kilovatios, lo que la sitúa en tercer lugar a nivel mundial.
Además, en los océanos de China, las reservas de energía undimotriz ascienden a unos 12,85 millones de kilovatios, la energía mareomotriz a unos 13,94 millones de kilovatios, la energía diferencial de salinidad a unos 125 millones de kilovatios y la energía diferencial de temperatura a unos 1.321 millones de kilovatios. En resumen, la energía oceánica total en China es de aproximadamente 1.500 millones de kilovatios, lo que representa más del doble de la reserva teórica de 694 millones de kilovatios de energía hidroeléctrica terrestre, y presenta amplias perspectivas de desarrollo y aprovechamiento. Actualmente, países de todo el mundo están invirtiendo fuertemente en la investigación de enfoques tecnológicos para desarrollar y utilizar los enormes recursos energéticos ocultos en el océano.
2. Recursos de energía hidroeléctrica
Los recursos de energía hidroeléctrica generalmente se refieren al uso de la energía potencial y cinética del flujo de agua de los ríos para realizar trabajo e impulsar la rotación de los generadores hidroeléctricos para producir electricidad. La generación de energía a partir de carbón, petróleo, gas natural y energía nuclear requiere el consumo de recursos combustibles no renovables, mientras que la generación de energía hidroeléctrica no consume recursos hídricos, sino que aprovecha la energía del flujo de los ríos.
(1) Recursos energéticos hidroeléctricos mundiales
Las reservas totales de recursos hidroeléctricos en los ríos del mundo ascienden a 5.050 millones de kilovatios, con una generación anual de energía de hasta 44,28 billones de kilovatios hora; los recursos hidroeléctricos técnicamente explotables son de 2.260 millones de kilovatios, y la generación anual de energía puede alcanzar los 9,8 billones de kilovatios hora.
En 1878, Francia construyó la primera central hidroeléctrica del mundo con una capacidad instalada de 25 kilovatios. Hasta la fecha, la capacidad hidroeléctrica instalada a nivel mundial ha superado los 760 millones de kilovatios, con una generación anual de energía de 3 billones de kilovatios hora.
(2) Recursos hidroeléctricos de China
China es uno de los países con mayores recursos de energía hidroeléctrica del mundo. Según el último estudio sobre recursos hidroeléctricos, las reservas teóricas de energía de los ríos en China ascienden a 694 millones de kilovatios, y la generación anual de energía teórica es de 6,08 billones de kilovatios-hora, ocupando el primer lugar a nivel mundial en términos de reservas teóricas de energía hidroeléctrica. La capacidad técnicamente explotable de los recursos hidroeléctricos de China es de 542 millones de kilovatios, con una generación anual de energía de 2,47 billones de kilovatios-hora, y la capacidad económicamente explotable es de 402 millones de kilovatios, con una generación anual de energía de 1,75 billones de kilovatios-hora, ocupando ambas el primer lugar a nivel mundial.
En julio de 1905, se construyó la primera central hidroeléctrica de China, la Central Hidroeléctrica de Guishan en la provincia de Taiwán, con una capacidad instalada de 500 kVA. En 1912, se completó la primera central hidroeléctrica en la China continental, la Central Hidroeléctrica de Shilongba en Kunming, provincia de Yunnan, para la generación de energía, con una capacidad instalada de 480 kilovatios. En 1949, la capacidad instalada de energía hidroeléctrica en el país era de 163 000 kilovatios; a finales de 1999, había alcanzado los 72,97 millones de kilovatios, solo superada por Estados Unidos y ocupando el segundo lugar a nivel mundial; para 2005, la capacidad instalada total de energía hidroeléctrica en China había llegado a los 115 millones de kilovatios, ocupando el primer lugar a nivel mundial, lo que representaba el 14,4 % de la capacidad hidroeléctrica explotable y el 20 % de la capacidad instalada total de la industria eléctrica nacional.
(3) Características de la energía hidroeléctrica
La energía hidroeléctrica se regenera repetidamente con el ciclo hidrológico de la naturaleza y puede ser utilizada continuamente por los seres humanos. A menudo se utiliza el término «inextinguible» para describir la renovabilidad de la energía hidroeléctrica.
La energía hidroeléctrica no consume combustible ni emite sustancias nocivas durante su producción y funcionamiento. Sus costes de gestión y operación, los costes de generación de energía y su impacto ambiental son mucho menores que los de la generación de energía térmica, lo que la convierte en una fuente de energía verde de bajo coste.
La energía hidroeléctrica ofrece una buena regulación, un arranque rápido y contribuye a la reducción de picos de demanda en la red eléctrica. Es rápida y eficaz, disminuyendo las pérdidas de suministro eléctrico en situaciones de emergencia y accidentes, y garantizando la seguridad del suministro.
La energía hidroeléctrica y la energía mineral pertenecen a la energía primaria basada en recursos, que se convierte en energía eléctrica y se denomina energía secundaria. El desarrollo de la energía hidroeléctrica es una fuente de energía que completa simultáneamente el desarrollo de la energía primaria y la producción de energía secundaria, cumpliendo una doble función de generación de energía primaria y secundaria; no requiere ningún proceso de extracción, transporte ni almacenamiento de minerales, lo que reduce considerablemente los costos de combustible.
La construcción de embalses para el desarrollo hidroeléctrico modificará el entorno ecológico de las zonas locales. Por un lado, implica la inundación de parte del terreno, lo que conlleva el desplazamiento de inmigrantes; por otro lado, puede restaurar el microclima de la región, crear un nuevo entorno ecológico acuático, favorecer la supervivencia de los organismos y facilitar el control de inundaciones, el riego, el turismo y el desarrollo del transporte marítimo. Por lo tanto, en la planificación de proyectos hidroeléctricos, debe priorizarse minimizar el impacto negativo en el medio ambiente, ya que el desarrollo hidroeléctrico presenta más ventajas que desventajas.
Debido a las ventajas de la energía hidroeléctrica, países de todo el mundo están adoptando políticas que priorizan su desarrollo. En la década de 1990, la energía hidroeléctrica representaba el 93,2% de la capacidad instalada total de Brasil, mientras que países como Noruega, Suiza, Nueva Zelanda y Canadá tenían porcentajes superiores al 50%.
En 1990, la proporción de generación de energía hidroeléctrica con respecto a la electricidad explotable en algunos países del mundo fue del 74% en Francia, 72% en Suiza, 66% en Japón, 61% en Paraguay, 55% en Estados Unidos, 54% en Egipto, 50% en Canadá, 17,3% en Brasil, 11% en India y 6,6% en China durante el mismo período.
Fecha de publicación: 24 de septiembre de 2024
