¿Cómo funciona la energía hidráulica y por qué es tan importante?

¿Qué es la energía hidráulica?

La energía hidráulica o hidroeléctrica aprovecha el movimiento del agua para transformarlo en electricidad, utilizando tanto la energía cinética de las corrientes como la energía potencial que se almacena en saltos y desniveles naturales. 

Este proceso se fundamenta en el principio de la conservación de la energía, permitiendo convertir la fuerza del agua en una fuente eléctrica limpia y renovable que no genera residuos contaminantes ni gases de efecto invernadero.

En España, alcanza alrededor de un 15 % de toda la energía generada gracias a sus más de 1000 centrales hidroeléctricas en funcionamiento. El país se sitúa como el quinto de Europa en potencia instalada, tras Noruega, Suecia, Francia e Italia. Castilla y León lidera la producción nacional, seguida de Galicia.

Cómo funciona una central hidroeléctrica

El funcionamiento de estas instalaciones se basa en una turbina que gira continuamente cuando es impulsada por una corriente o salto de agua controlado. Este dispositivo se sitúa en la base de una presa para regular el caudal suministrado, conectándose con un generador que produce energía eléctrica gracias al movimiento rotacional transmitido a su eje mediante la acción de un campo magnético.

Tipos de centrales según su funcionamiento

Existen diferentes modelos de centrales hidráulicas adaptadas a las características del terreno y la disponibilidad de recursos hídricos. Una de ellas son las centrales de agua fluyente, que se encuentran en zonas sin mucho desnivel y no disponen de embalses, alcanzando su máxima potencia en época de lluvias al aprovechar corrientes naturales. 

Las centrales de embalse pueden almacenar gran cantidad de agua, lo que les permite seguir funcionando durante periodos de sequía, manteniendo una producción estable. 

Por último, las centrales de bombeo están formadas por dos embalses en desnivel que racionan los recursos hídricos según la demanda, bombeando agua hacia arriba en momentos de menor consumo para liberarla cuando se necesita energía adicional, con un rendimiento promedio del 70 %.

Las fases del proceso de generación

El recorrido del agua desde el embalse hasta la red eléctrica atraviesa seis etapas encadenadas que garantizan la conversión eficiente de energía:

• Acumulación de agua: las presas almacenan grandes cantidades de agua en el embalse, donde permanece en forma de energía potencial que depende directamente de la altura.
• Apertura de la esclusa: cuando se libera el agua, la gravedad transforma esa energía potencial en energía cinética durante su descenso.
• Movimiento de la turbina: el flujo de agua transfiere su energía cinética a la turbina de la central, haciéndola girar de manera continua.
• Acción del generador: el movimiento rotacional de la turbina activa el generador, que convierte la energía mecánica en energía eléctrica mediante un campo magnético.
• Cambio de voltaje en el transformador: tras producirse la electricidad en forma de corriente alterna, esta se conduce a un transformador para aumentar su voltaje y facilitar su transporte.
• Conexión a la red eléctrica: finalmente, la energía sale de la central y se integra en la red para ser distribuida a los consumidores finales.

Ventajas de las centrales hidroeléctricas

Las centrales hidroeléctricas presentan características que las convierten en una opción atractiva para la transición energética. Se trata de una energía renovable y limpia que no implica el agotamiento de la fuente que la produce, ya que el agua se devuelve en su totalidad sin contaminarla, y su impacto en la huella de carbono es nulo. 

Una vez amortizados los costes de construcción, resulta una energía barata con gastos de producción y mantenimiento bastante moderados en comparación con otras fuentes.

La flexibilidad que ofrece la capacidad de regular el flujo de agua y el funcionamiento de las turbinas permite que no se desperdicie energía de forma innecesaria, mientras que los sistemas de almacenamiento hidroeléctrico resuelven los problemas relacionados con la discontinuidad de otras renovables, representando el 98 % del total de la capacidad de almacenamiento energético mundial. 

También destacan por su alta seguridad, presentando un nivel de riesgo mínimo comparado con centrales nucleares o de combustibles fósiles.

Además, estas instalaciones reducen la dependencia de suministro energético exterior, pueden abastecer poblaciones remotas con difícil acceso a otros tipos de electricidad, generan puestos de trabajo en sus proximidades y sirven como complemento turístico en parajes singulares, formando parte de itinerarios de turismo sostenible.

Beneficios ambientales y territoriales

Una ventaja menos conocida de la energía hidroeléctrica es el saneamiento del territorio y la mejora del equilibrio de los ecosistemas. Las centrales protegen el territorio de eventos climáticos extremos y lluvias torrenciales, pudiendo ayudar a regular el caudal de los ríos y evitando el riesgo de inundaciones. 

Incluso en períodos de sequía, los embalses permiten disponer de agua de forma inmediata para plantas y cultivos, programando la apertura de las presas con gran precisión.

El curso hídrico regular garantiza el enriquecimiento de la vegetación, la protección de la fauna del área y la preservación de la biodiversidad, siendo habitual la instalación de rampas de escape para la fauna local. 

Desafíos a considerar

Existen aspectos que deben valorarse en el desarrollo de proyectos hidroeléctricos. El coste inicial elevado representa un desafío importante, ya que la inversión necesaria para construir una central requiere de un gran esfuerzo financiero, aunque resulta ventajosa a medio y largo plazo. 

La dependencia climatológica supone una limitación, pues el funcionamiento depende del régimen de precipitaciones del lugar, pudiendo verse afectado por sequías prolongadas o crecidas inesperadas.

Por último, la construcción de embalses puede generar alteraciones en los ecosistemas, modificando el entorno y afectando a la fauna y flora del lugar, aunque las minicentrales hidráulicas, que representan alrededor de 1200 de las 1300 centrales españolas, cuentan con la tecnología más respetuosa con el medio ambiente según estudios de Análisis de Ciclo de Vida.