La generación de energía hidroeléctrica, como fuente de energía renovable, limpia y libre de contaminación, ha sido valorada desde hace mucho tiempo. Hoy en día, las centrales hidroeléctricas de gran y mediano tamaño son tecnologías de energía renovable ampliamente utilizadas y relativamente maduras en todo el mundo. Por ejemplo, la central hidroeléctrica de las Tres Gargantas en China es la más grande del mundo. Sin embargo, las centrales hidroeléctricas de gran y mediano tamaño tienen muchos impactos negativos en el medio ambiente, como la obstrucción del flujo natural de los ríos por parte de las presas, el bloqueo de la descarga de sedimentos y la alteración del ecosistema. Además, la construcción de centrales hidroeléctricas requiere la inundación de grandes extensiones de tierra, lo que genera un gran número de inmigrantes.
Como nueva fuente de energía, la minihidroeléctrica tiene un impacto mucho menor en el medio ambiente y, por lo tanto, es cada vez más valorada. Las minihidroeléctricas, al igual que las centrales hidroeléctricas grandes y medianas, son plantas de energía hidroeléctrica. El término "minihidroeléctrica" se refiere comúnmente a centrales hidroeléctricas y sistemas de energía con una capacidad instalada muy pequeña, que varía según las condiciones de cada país.
En China, la “minihidroeléctrica” se refiere a las centrales hidroeléctricas y las redes eléctricas locales de apoyo con una capacidad instalada de 25 MW o menos, financiadas y operadas por entidades locales, colectivas o individuales. La minihidroeléctrica pertenece a la energía limpia no contaminante, que no presenta problemas de agotamiento de recursos ni causa contaminación ambiental. Es un componente indispensable para la implementación de la estrategia de desarrollo sostenible de China.
El desarrollo de energías renovables, como la minihidroeléctrica, de acuerdo con las condiciones locales y la transformación de los recursos hidroeléctricos en electricidad de alta calidad, ha desempeñado un papel importante para garantizar el desarrollo económico y social nacional, mejorar la calidad de vida de las personas, resolver el problema del consumo de electricidad en zonas sin electricidad y con escasez de energía, promover la gestión de los ríos, la mejora ecológica, la protección del medio ambiente y el desarrollo socioeconómico local.
China posee abundantes reservas de energía hidroeléctrica a pequeña escala, con una reserva teórica estimada de 150 millones de kW y una capacidad instalada potencial de más de 70 000 MW para su desarrollo. Es una opción inevitable impulsar el desarrollo de la energía hidroeléctrica a pequeña escala para mejorar la estructura energética en el contexto de la protección ambiental con bajas emisiones de carbono, el ahorro de energía, la reducción de emisiones y el desarrollo sostenible. Según el plan del Ministerio de Recursos Hídricos, para 2020, China construirá 10 provincias con capacidad hidroeléctrica a pequeña escala, con una capacidad instalada superior a 5 millones de kW; 100 grandes bases hidroeléctricas a pequeña escala, con una capacidad instalada superior a 200 000 kW; y 300 condados con capacidad hidroeléctrica a pequeña escala, con una capacidad instalada superior a 100 000 kW. Para 2023, tal como lo prevé el Ministerio de Recursos Hídricos, la generación de energía hidroeléctrica a pequeña escala no solo alcanzará el objetivo de 2020, sino que también experimentará un mayor desarrollo sobre esta base.
Una central hidroeléctrica es un sistema de generación de energía que convierte la energía del agua en electricidad mediante una turbina hidráulica. El grupo electrógeno de la turbina hidráulica es el componente principal para lograr la conversión de energía en sistemas hidroeléctricos pequeños. El proceso de conversión de energía de un grupo electrógeno hidroeléctrico se divide en dos etapas.
La primera etapa convierte la energía potencial del agua en energía mecánica para la turbina hidráulica. El flujo de agua presenta diferente energía potencial según la altitud y el terreno. Cuando el agua proveniente de una posición más elevada incide sobre la turbina situada en una posición más baja, la energía potencial generada por el cambio de nivel del agua se transforma en energía mecánica para la turbina.
En la segunda etapa, la energía mecánica de la turbina hidráulica se convierte primero en energía eléctrica, que luego se transmite al equipo eléctrico a través de las líneas de transmisión de la red eléctrica. Tras ser impactada por el flujo de agua, la turbina impulsa el generador coaxial conectado para que gire. El rotor del generador, al girar, impulsa el campo magnético de excitación, y el devanado del estator del generador corta las líneas de campo magnético de excitación para generar una fuerza electromotriz inducida. Por un lado, se genera energía eléctrica y, por otro, un par de frenado electromagnético en sentido contrario a la rotación del rotor. El flujo de agua impacta continuamente la turbina, y el par de rotación que esta obtiene del flujo de agua supera el par de frenado electromagnético generado en el rotor del generador. Cuando ambos alcanzan el equilibrio, la turbina hidráulica opera a velocidad constante para generar electricidad de forma estable y completar la conversión de energía.
Un grupo electrógeno hidroeléctrico es un importante dispositivo de conversión de energía que transforma la energía potencial del agua en energía eléctrica. Generalmente consta de una turbina hidráulica, un generador, un controlador de velocidad, un sistema de excitación, un sistema de refrigeración y equipos de control de la central eléctrica. A continuación, se presenta una breve descripción de los tipos y funciones de los principales equipos de un grupo electrógeno hidroeléctrico típico:
1) Turbina hidráulica. Existen dos tipos de turbinas hidráulicas de uso común: de impulso y reactivas.
2) Generador. La mayoría de los generadores utilizan generadores síncronos de excitación eléctrica.
3) Sistema de excitación. Debido a que los generadores son generalmente generadores síncronos de excitación eléctrica, es necesario controlar el sistema de excitación de CC para lograr la regulación de voltaje, la regulación de potencia activa y reactiva de la energía eléctrica, con el fin de mejorar la calidad de la energía eléctrica de salida.
4) Dispositivo de regulación y control de velocidad (que incluye regulador de velocidad y dispositivo de presión de aceite). El regulador se utiliza para regular la velocidad de la turbina hidráulica, de modo que la frecuencia de la energía eléctrica de salida cumpla con los requisitos de suministro eléctrico.
5) Sistema de refrigeración. Los pequeños generadores hidroeléctricos utilizan principalmente refrigeración por aire, mediante un sistema de ventilación que ayuda a disipar el calor y a enfriar la superficie del estator, el rotor y el núcleo de hierro del generador.
6) Dispositivo de frenado. Los generadores hidráulicos con capacidad nominal que supera un determinado valor están equipados con dispositivos de frenado.
7) Equipos de control de centrales eléctricas. La mayoría de los equipos de control de centrales eléctricas adoptan el control digital por computadora para lograr funciones tales como conexión a la red, regulación de frecuencia, regulación de voltaje, regulación del factor de potencia, protección y comunicación de la generación de energía hidroeléctrica.
La energía hidroeléctrica a pequeña escala se puede clasificar en tipo derivación, tipo represa y tipo híbrido, según el método de concentración de la altura de caída. La mayoría de las centrales hidroeléctricas pequeñas en China son centrales de tipo derivación, relativamente económicas.
Las características de la generación de energía hidroeléctrica a pequeña escala son: tamaño reducido de la planta, ingeniería sencilla, fácil adquisición de equipos y, básicamente, autoconsumo, sin necesidad de transmitir electricidad a lugares alejados de la central. La red hidroeléctrica a pequeña escala tiene una capacidad reducida, al igual que su capacidad de generación. El rechazo a la energía hidroeléctrica a pequeña escala se caracteriza por un fuerte carácter local y masivo.
Como fuente de energía limpia, la minihidroeléctrica ha contribuido a la construcción de aldeas socialistas de energía renovable en China. ¡Creemos que la combinación de minihidroeléctrica y tecnología de almacenamiento de energía hará que el desarrollo de la minihidroeléctrica sea aún más atractivo en el futuro!
Fecha de publicación: 11 de diciembre de 2023
