En el contexto actual de transición hacia fuentes de energía más sostenibles y renovables, las centrales hidroeléctricas se destacan como una piedra angular en la búsqueda de soluciones energéticas eficientes y respetuosas con el medio ambiente, imprescindibles para completar un eventual futuro mix de generación basado en solar, eólica y otras renovables aún incipientes.
¿Qué tipo de transformación de energía realizan las centrales hidroeléctricas?
Las centrales hidroeléctricas realizan una transformación de energía hidráulica a energía eléctrica. Este proceso se lleva a cabo mediante la utilización de la energía potencial del agua almacenada en altura, que al caer por efecto de la gravedad y pasar por las turbinas, se convierte en energía mecánica. Las turbinas están conectadas a un generador que transforma esta energía mecánica en energía eléctrica, que puede ser distribuida a la red eléctrica.
En el caso de las centrales hidroeléctricas reversibles, este proceso puede invertirse. Es decir, en momentos de baja demanda eléctrica, estas centrales utilizan la energía eléctrica sobrante para bombear agua desde un embalse inferior a uno superior, almacenándola y aumentando así su energía potencial. De esta forma, la central actúa como un enorme sistema de almacenamiento de energía, que puede liberarse nuevamente en forma de electricidad cuando la demanda lo requiera.
¿Qué es una central hidroeléctrica de bombeo?
Una central hidroeléctrica reversible es una infraestructura que no solo puede generar electricidad a partir de la energía del agua, sino que también puede almacenarla y, cuando sea necesario, devolverla al sistema. Las centrales reversibles cuentan siempre con dos embalses, uno aguas abajo y otras aguas arriba. El agua disponible en el embalse superior no es otra cosa que un almacén de energía, que puede ser utilizado cuando convenga. Las turbobombas permiten elevar el agua desde el embalse inferior cuando la demanda de electricidad es baja y el excedente de energía lo permite. Posteriormente, durante los picos de demanda, el agua del embalse superior es turbinada hacia el embalse inferior, generando con ello energía.
Complementariamente, este tipo de centrales aportan a la red capacidad de regular frecuencia y tensión, además de poder compensar energía reactiva, por lo que en sistemas en los que la generación renovable es predominante, se hacen imprescindibles. Operativamente aportan una gran flexibilidad, dado que puede alcanzar la plena carga en pocos minutos, pudiendo también pasar rápidamente de turbinación a bombeo.
CENTRALES DE BOMBEO
¿Qué partes tiene una Central hidroeléctrica reversible?
Una central hidroeléctrica reversible se compone de varios elementos claves:
Dos embalses: Un embalse superior y uno inferior para poder gestionar el almacenamiento del agua. Estos embalses están ubicados a diferentes alturas, lo que facilita el movimiento del agua entre ambos.
Turbobombas: Estas son capaces de funcionar como una bomba y como una turbina. Cuando actúan como bomba, utilizan energía eléctrica para elevar el agua del embalse inferior al superior. Cuando actúan como turbina, el agua del embalse superior cae por la fuerza de la gravedad y genera electricidad.
Generadores: Conectados a las turbinas, transforman la energía mecánica en energía eléctrica.
Sistema de tuberías: Estas conectan los embalses con las turbobombas y permiten el flujo de agua entre estos.
Estos componentes se combinan para convertir la energía potencial del agua en electricidad y viceversa en las centrales hidroeléctricas reversibles de todo el mundo, permitiendo así un almacenamiento eficiente de la energía.
Una central hidroeléctrica reversible se compone de varios elementos claves:
Dos embalses: Un embalse superior y uno inferior para poder gestionar el almacenamiento del agua. Estos embalses están ubicados a diferentes alturas, lo que facilita el movimiento del agua entre ambos.
Turbobombas: Estas son capaces de funcionar como una bomba y como una turbina. Cuando actúan como bomba, utilizan energía eléctrica para elevar el agua del embalse inferior al superior. Cuando actúan como turbina, el agua del embalse superior cae por la fuerza de la gravedad y genera electricidad.
Generadores: Conectados a las turbinas, transforman la energía mecánica en energía eléctrica.
Sistema de tuberías: Estas conectan los embalses con las turbobombas y permiten el flujo de agua entre estos.
Estos componentes se combinan para convertir la energía potencial del agua en electricidad y viceversa en las centrales hidroeléctricas reversibles de todo el mundo, permitiendo así un almacenamiento eficiente de la energía.
¿Cuáles son las principales centrales hidroeléctricas reversibles en España actualmente?
España cuenta con una rica tradición en la utilización de la energía hidroeléctrica, y también cuenta con un parque de centrales de reversibles que, entre puras y mixtas, suma algo más de 6 GW de potencia instalada. En la actualidad se están tramitando más de 20 proyectos de centrales reversibles, con una potencia total que supera los 19 GW.
Entre las más destacadas se encuentran:
1. Central Hidroeléctrica de Cortes-La Muela (Valencia): Esta central situada en el río Júcar, es actualmente la hidroeléctrica reversible más grande de Europa, con una potencia de turbinado de 1.762 MW y 1.293 MW de bombeo. Su capacidad para almacenar y liberar energía de manera eficiente es esencial para mantener la estabilidad del sistema eléctrico.
2. Central Hidroeléctrica de Estany Gento-Sallente (Cataluña): Central reversible de bombeo puro, situada en el río Flamisell, en el Pirineo Catalán. Su capacidad de generación es de 468 MW y su capacidad de bombeo de 400 MW. Se puso en funcionamiento en 1985, siendo un hito tecnológico en su momento.
3. Central Hidroeléctrica de Villarino (Salamanca): Inaugurada en 1970, esta central reversible mixta, cuenta con seis grupos generadores que suman una potencia de 810 MW, con un embalse de 2.475 Hm³ de capacidad. La presa de la Almendra, elemento clave de esta infraestructura, es la más alta de España, con 202 m de altura.
La Importancia de Adaptar Centrales Hidroeléctricas a Modelos Reversibles
La transición hacia un sistema energético más sostenible requiere de soluciones innovadoras. La construcción de nuevas reversibles y la adaptación de centrales hidroeléctricas tradicionales a modelos reversibles es esencial por varias razones:
En términos de eficiencia, las centrales hidroeléctricas reversibles sobresalen por su capacidad de almacenamiento de energía. En situaciones de baja demanda eléctrica, estas centrales pueden utilizar la energía sobrante para bombear agua desde un embalse inferior a uno superior, almacenándola para su uso posterior. Este proceso de almacenamiento por bombeo puede alcanzar una eficiencia energética entre el 70% y el 80%.
¿Por qué las centrales hidroeléctricas reversibles se convertirán en el vector energético del futuro?
En los próximos años, se espera un incremento en la implementación y desarrollo de las Centrales Hidroeléctricas Reversibles (CHR). A medida que nos acercamos al objetivo 2050 de la Unión Europea de una red eléctrica 100% renovable, las CHR jugarán un papel crucial debido a su alta capacidad de almacenamiento energético.
La necesidad de un sistema eléctrico capaz de gestionar fuentes renovables no gestionables (como el viento, el sol o el agua) hace que las centrales hidroeléctricas reversibles sean una solución viable y sostenible. Especialmente las de bombeo puro, se espera que sean clave para la explotación de un sistema eléctrico basado en producción renovable.
El potencial adicional de almacenamiento de energía renovable en las centrales hidroeléctricas es una oportunidad para la inversión y desarrollo de las CHR. Las energías “alternativas” han superado a las fuentes térmicas, convirtiéndose en la fuente de electricidad más instalada en el mundo. Con su funcionamiento basado en dos embalses a distinto nivel, estas centrales son un gigante dormido en el panorama energético actual. Descubriremos cómo funcionan, sus ventajas y por qué podrían ser clave en el futuro energético de España.
¿Qué es una central hidráulica reversible y cómo funciona?
- Flexibilidad Energética: Las centrales hidroeléctricas reversibles brindan una flexibilidad sin precedentes al sistema eléctrico, permitiendo almacenar energía cuando la demanda es baja y liberarla cuando es alta y colaborando en la estabilidad de la red a partir de su capacidad de regulación de tensión, frecuencia y energía reactiva, esencial para compensar las fluctuaciones que otras fuentes renovables intermitentes, como la solar y la eólica, generan.
- Almacenamiento a Gran Escala: Hoy por hoy, el embalse de una central reversible es la batería más eficaz y sostenible que existe. No pierde capacidad, no es un elemento potencialmente contaminante y no requiere de la extracción de minerales escasos. Hoy en día se están planteando configuraciones innovadoras que facilitan la sostenibilidad de estas instalaciones, como realizar el bombeo con agua de mar en zonas costeras cuya orografía lo permita, o el almacenamiento fuera de los ríos, con embalses superiores en el exterior y embalses inferiores subterráneos, con lo que el diseño se independiza de la topografía, o incluso la utilización de antiguas minas a cielo abierto o minas subterráneas como embalses, y por último su hibridación con eólica y fotovoltaica.
- Reducción de Emisiones: Al permitir una gestión más eficiente de la energía, las centrales reversibles se convierten en un elemento clave que permite reducir la necesidad de fuentes de energía ligadas al carbono, lo que se traduce en una disminución notable de emisiones de gases de efecto invernadero, capaz de permitir objetivos ambiciosos de descarbonificación.
Marco regulatorio para la conversion de centrales hidroeléctricas a centrales reversibles:
El marco regulatorio para la conversión de centrales hidroeléctricas a centrales reversibles es un aspecto clave para facilitar esta transición. En el marco de la Orden TED/807/2023, se aprueban las bases reguladoras para la concesión de ayudas a proyectos innovadores de almacenamiento energético en el marco del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia, financiado por la Unión Europea. Esto incluye la conversión de centrales hidroeléctricas a modelos reversibles.
Además de las ayudas financieras, es crucial tener en cuenta aspectos regulatorios y normativos de cada país. Por ejemplo, se debe considerar la normativa de los países respecto al potencial desarrollo de centrales hidroeléctricas reversibles y la posible identificación de áreas de oportunidad.
Es crucial abordar y resolver las barreras para la modernización de centrales hidroeléctricas, que pueden incluir marcos regulatorios obsoletos, capacidad institucional inadecuada, términos y tiempo de la concesión de las centrales hidroeléctricas, y conflictos entre los usos competitivos del recurso hídrico.
La Experiencia de SOCOTEC en Centrales Hidroeléctricas Reversibles
SOCOTEC ha demostrado ser un líder en el campo de la ingeniería de centrales hidroeléctricas reversibles. Su equipo de expertos combina conocimientos técnicos de vanguardia con una profunda comprensión de las necesidades específicas de cada proyecto. Su contribución en proyectos como la Central Hidroeléctrica de Cortes-La Muela, o la intervención de nuestros expertos en el diseño de otras reversibles, como Matalavilla o Girabolhos, es un testimonio de su capacidad para llevar a cabo transformaciones innovadoras y sostenibles en la industria energética.
Las centrales hidroeléctricas reversibles representan una pieza fundamental en la transición hacia un futuro energético descarbonificado. La adaptación de instalaciones existentes a este modelo, o la construcción de nuevas plantas, es una estrategia clave, respaldada por las ayudas estatales de la Next Generation UE. Con líderes en ingeniería como SOCOTEC a la vanguardia, España está bien posicionada para liderar este movimiento hacia una energía más limpia y eficiente.
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