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innova
La tecnología más respetuosa con el medio ambienteEl creciente compromiso social con el medio ambiente hace que las
centrales hidráulicas hayan cobrado gran relevancia frente a otras
tecnologías de generación. El efecto positivo en la regulación de
las cuencas hidráulicas, el mantenimiento de caudales ecológicos y
las reservas para regadío, abastecimiento humano y uso industrial,
además de la rapidez de respuesta ante las demandas del sistema
eléctrico, convierten a esta tecnología en la perfecta alternativa.
Por Irma González, Alfredo Pérez y Susana Reillo
Centrales hidráulicas
innova
En los últimos años,
el sistema eléctrico
español ha incrementado
su producción a través
de energías renovables
en régimen especial,
fundamentalmente eólica y solar,
fruto del compromiso social de respeto
por el medio ambiente y la dependencia
energética que nuestro país tiene
del exterior. Pero la generación de
esta energía, por sus propias
características, no tiene ni la capacidad ni
la fiabilidad de suministro que exige
el sistema eléctrico.
Es en este punto donde las centrales
hidráulicas demuestran todo su
potencial. Tienen una muy alta fiabilidad
de funcionamiento, su respuesta
a los cambios de la demanda es muy
alta y los efectos sobre el medio
ambiente son nulos o muy bajos,
compitiendo plenamente con la energía
a la que suplen.
Se trata de instalaciones cuyo
coste de generación es bajo, tienen
un alto rendimiento (superior al 90%)
y una vida útil de más de 50 años. Un
ejemplo de ello es Bolarque, que ya ha
cumplido su centenario en plena forma.
La tecnología usada es muy robusta
y suficientemente probada, lo que
dota a estas instalaciones de una muy
alta fiabilidad. Además, poseen gran
capacidad de regulación, que permite
variaciones de potencia muy amplias, y
la respuesta a los cambios de demanda
de la red pueden ser cubiertos en pocos
minutos, permitiendo el funcionamiento
en puntas.
Aparecen las centrales hidráulicas. La
electricidad, conocida desde principios
del siglo XIX, no se pudo utilizar
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masivamente hasta finales de ese siglo,
cuando se descubrió el transformador tal
y como lo conocemos ahora. El uso de
la electricidad se expandió rápidamente
y las crecientes necesidades para
iluminación y la industria hicieron
necesario buscar nuevas fuentes de
energía primaria para transformarla en
eléctrica. La rueda hidráulica –actuales
rodetes–, que utiliza el agua como
fuente de energía, era ya conocida y
usada con fines industriales (molinos,
batanes para uso textil, serrerías,
etc.), por lo que la floreciente industria
eléctrica utilizó la rueda hidráulica para
aprovechar la energía del agua, que
además presentaba una importante
ventaja frente a otras formas de energía:
su permanencia en el tiempo.
Otras ventajas de las centrales
hidráulicas son:
sino que usan una forma renovable
de energía que es repuesta
constantemente por la naturaleza.
otros beneficios, como el control de
inundaciones, suministro seguro de agua
para uso humano, regadío e industrial.
máquinas muy eficientes y robustas,
que aseguran un funcionamiento muy
fiable a lo largo del tiempo.
Tipología de las centrales hidráulicas.
Para el funcionamiento de una central
hidráulica es necesaria la existencia de
un salto de agua, que puede conseguirse
de forma natural, aprovechando por
ejemplo la diferencia de nivel de una
catarata natural, o de modo artificial,
situando un dique perpendicularmente
al cauce de un río, de modo que el
agua retenida en el dique eleva su nivel
formando una catarata artificial. El gran
desarrollo en el diseño de las ruedas
hidráulicas desde finales del siglo XIX
hace que la tipología de centrales sea
muy amplia y permita adaptarlas a todo
tipo de saltos de agua.
Para saltos de agua de algunos
metros hasta los 70, se utilizan ruedas
Kaplan, que funcionan con gran caudal
y poco salto, manteniendo en todo
su rango de funcionamiento un alto
rendimiento, superior al 90%. Esta
tipología permite aprovechar los cauces
bajos de los ríos, con pendientes suaves.
En zonas medias, con pendientes
mayores, se suelen instalar ruedas
Francis, que pueden funcionar con
saltos desde 50 metros hasta más de
300. Estas ruedas permiten un amplio
margen de regulación, manteniendo
un rendimiento superior al 80% para
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Innova
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Tienen una alta fiabilidad de
funcionamiento, su respuesta a los
cambios de la demanda es muy alta y los
efectos sobre el medio ambiente son nulos
o muy bajos
saltos y cargas muy variables, lo que las
convierte en instalaciones óptimas para
regulación de potencia en tiempo real.
En las zonas altas de los ríos, donde
los caudales son menores y los saltos
elevados, se utilizan ruedas Pelton.
Funcionan con saltos desde 200 hasta
más de 1.500 metros, utilizan un caudal
bajo de agua y permiten un amplio
margen de regulación, manteniendo un
rendimiento superior al 90% y constante
para todo el rango de potencia.
Atendiendo a la tipología del salto
de agua, las centrales son de agua
fluyente, aquellas en las que toda el
agua que circula pasa a través de las
turbinas no reteniendo ninguna cantidad
en el embalse; o de represada, en las
que el caudal de agua se almacena
en el embalse, lo que permite utilizar
la energía del agua y transformarla en
energía eléctrica en los momentos
adecuados. Este último tipo de centrales
puede ser de ciclo anual, en las que el
embalse puede llenarse y vaciarse una
o más veces en un año, o de ciclo híper-
anual, donde el embalse se llena en un
ciclo de varios años de alta pluviosidad.
Este tipo de centrales cumple una
importante función de regulación del
caudal de los ríos, evitando inundaciones
en época de grandes lluvias y aportando
caudales a los ríos en época de sequía.
Centrales reversibles. En el último
tercio del siglo XX se produjo un gran
desarrollo industrial cuyo motor de
desarrollo fue la energía eléctrica. Esta
nueva demanda obligó a construir
grandes centrales térmicas y nucleares
que cubrieran esa necesidad, pero como
efecto secundario, a determinadas horas
del día, la capacidad de generación es
superior a la demanda del mercado y los
grandes grupos térmicos y nucleares
carecen de la capacidad suficiente
de regulación. Para compensar este
desequilibrio, se desarrolló una nueva
marcha el régimen de competencia
en el mercado eléctrico. Este cambio
ha obligado a reducir el coste de
producción, aumentar la fiabilidad
de las instalaciones, reducir la
indisponibilidad y mejorar la respuesta
de los centros de producción.
Para dar respuesta a los nuevos
retos, la Unidad de Hidráulica puso
en marcha el Proyecto Integral de
Modernización, Automatización y
Telemando de todas las instalaciones,
que ha llevado a las centrales
a ser un referente tecnológico. Con
una vida media de más de 40 años,
se modernizaron o actualizaron
los equipos que por su estado
no permitían el funcionamiento
automático, dotando a los nuevos de
una mejor y más rápida respuesta a
las necesidades del mercado, para
posteriormente automatizar los
procesos que permitieran la operación
desatendida. Finalmente, se realizó el
telemando de las centrales.
En la actualidad, todas las centrales
se operan de modo remoto desde
los Centros de Control Integrados,
habiendo incrementado de forma
notable la respuesta a los retos
del mercado en competencia. En
paralelo con el Proyecto Integral de
Modernización, Automatización y
Telemando, se inició una nueva fase de
optimización y mejora tecnológica con
el Proyecto de Cambio de Rodetes.
Aún en desarrollo, consiste en la
optimización de las ruedas hidráulicas
de las centrales para adaptarlas de
forma precisa a una mejor gestión del
agua. Se ha conseguido incrementar
su eficiencia, mejorando el rendimiento
e incrementando de forma notable la
potencia instalada en las centrales y su
capacidad de regulación.
Las centrales hidráulicas de Gas
Natural Fenosa. La producción de
energía hidráulica en el grupo tiene
como misión principal la generación de
energía eléctrica, siendo conscientes
de que todas nuestras actividades,
productos y servicios deben realizarse
de forma sostenible. Se ha implantado
en todos los niveles de la organización
una sólida cultura de respeto a
las condiciones ambientales del
entorno de nuestras instalaciones y
de la importancia ambiental de los
recursos hídricos, ya que suponen un
componente físico fundamental para el
mantenimiento de la riqueza ecológica.
La generación de energía hidráulica
en Régimen Ordinario en España
abarca un conjunto de 40 centrales
hidroeléctricas, más una de bombeo
para el trasvase Tajo-Segura, con un
total de 93 grupos, que se organizan
geográficamente en dos zonas:
(Castilla-La Mancha, Madrid). La
potencia bruta total acreditada de
estos grupos es de 1.868,45 MW.
En Latinoamérica el grupo explota
cuatro centrales con 22 MW instalados
en Panamá y la central de La Joya (50
MW) en Costa Rica.
Además, la compañía dispone de
nueve centrales en Régimen Especial,
con un total de doce grupos, ubicadas
en las Comunidades Autónomas de
Galicia, Madrid y Castilla-La Mancha,
con una potencia bruta de 72 MW y
innova
Centro de Control Integrado de Velle.
tecnología, denominada reversible, con
una alta capacidad para variar en tiempo
real la energía entregada a la red.
Estas centrales mantienen la
capacidad de generación hidráulica
convencional, combinada con la de
elevar agua a un embalse superior en
momentos en los que la producción
eléctrica supera a la demanda de la red.
El excedente de energía que no absorbe
el mercado se almacena en forma de
agua y puede ser retornada a la red
en momentos de alta demanda. Estas
centrales se construyen utilizando las
estructuras hidráulicas existentes en
puntos donde ya existen dos embalses,
uno inferior y otro superior, entre los
cuales se mueve un mismo volumen
de agua, lo que permite la reutilización
y optimización de un volumen de agua
reducido, las hace independientes de
la pluviosidad y caudal de agua del río
y las lleva a ser consideradas como
el mejor sistema de almacenamiento
de energía eléctrica. En la actualidad,
las modernas centrales reversibles
permiten la regulación en todo el
rango de bomba de turbina, lo que las
convierte en la tecnología más solicitada
por los operadores de sistema eléctrico
para compensar la variabilidad de la
generación eólica.
Minihidráulicas. Fruto del mayor
compromiso medioambiental, uno de
los aspectos más importantes y en
continuo desarrollo es la preservación
de los cauces de los ríos, y para ello,
históricamente, sueltan un caudal
permanente al río a través de las
turbinas o con válvulas auxiliares. Estos
caudales, denominados ecológicos,
se utilizan para generar electricidad
a través de centrales de pequeña
potencia, denominadas minihidráulicas,
y optimizadas para el caudal ecológico
específico.
Nuevos retos, nuevas respuestas.
La tecnología hidráulica ha venido
desarrollándose durante más de
100 años, por lo que es necesario
realizar rehabilitaciones orientadas
a la optimización tecnológica y de
explotación adaptadas a las nuevas
necesidades. Así, en la última década
del siglo XX se produjo el mayor
cambio regulatorio del sistema
eléctrico en España al ponerse en
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Innova
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que permitió la electrificación de Madrid.
Durante los años veinte se construyeron
nuevos saltos como la Toba (1925), en
el río Júcar, mientras en León o Galicia
se inician otras como la de Tambre, en
1927, cuya casa de máquinas es del
reconocido arquitecto Antonio Palacios.
Algunas marcan hitos tecnológicos,
como la del Salto de Os Peares, que al
inaugurarse se conviertió en la central
más grande de España, o el Salto de
Velle, situado aguas arriba de Ourense,
equipado con el rodete Kaplan de mayor
diámetro de Europa.
En cuanto a las presas, la de
Portodemouros se concluyó en apenas
tres años a pesar de la magnitud
de la obra, y Belesar (inaugurada en
1963), en el río Miño, fue una obra de
ingeniería puntera en Europa. En 1979
se inauguró en la central de Bolarque
el trasvase Tajo-Segura, cuyo objetivo
era equilibrar las reservas de agua en
ambas cuencas. Y en el año 2009 se
completó el complejo de Bolarque con
la construcción de la minicentral de Los
Molinos. En Latinoamérica, la central de
La Joya, en Costa Rica, y Los Algarrobos,
Dolega y Macho de Monte en Panamá,
Innova
De izquierda a derecha, rodete retirado en Castrelo, central de Frieira I y grupo original de Tambre.
Central de generación hidráulica
1
Las centrales hidroeléctricas aprovechan la energía potencial de
un salto de agua, por lo que requieren de estructuras de toma
de agua, normalmente asociadas a una presa o azud. Asimismo,
pueden contener un número de grupos optimizados para el caudal
disponible y el tipo de explotación hidráulica que se va a llevar
a cabo. Al hablar de grupo tenemos que entender este como el
conjunto de la turbina y el generador, es decir, la parte involucrada
en la generación que, gracias a la disposición de su construcción,
permite generar energía.
Entre las partes del grupo generador, la turbina es la que nos
permite hacer circular el flujo de agua por los álabes del rodete,
generando la energía mecánica que se transmite al eje. El rodete,
el equivalente a la rueda hidráulica, nos permite obtener un
movimiento rotativo a través de sus palas y transmitirlo a un eje
solidario. En el eje se encuentra el rotor, cuyo giro dentro de un
estator bobinado permite generar una fuerza electromotriz inducida,
siendo este el responsable de la transformación de una energía
mecánica inicial en energía eléctrica.
Esta arquitectura en los grupos de generación nos permite hacerlos
funcionar de forma independiente, aunque no sería suficiente para
cubrir la demanda del mercado actual. Para ello, a través de la
arquitectura de turbinas regulamos la cantidad de potencia generada
utilizando el distribuidor como componente de regulación de la
carga que se exigirá al rodete, en las turbinas Kaplan y las Francis,
o la apertura de los inyectores en las turbinas tipo Pelton. En el caso
de las Kaplan, además, podemos variar los ángulos de inclinación
de las palas del rodete para optimizar el rendimiento y hacer, si cabe,
aun más eficiente una tecnología ya de por sí excelente.
Todas las centrales del grupo se operan
de modo remoto desde los Centros de
Control Integrados, incrementando de
forma notable la respuesta a los retos del
mercado en competencia
se han certificado como Mecanismo de
Desarrollo Limpio.
Además, la compañía, a través de
su filial de renovables, se encuentra
fuertemente enfocada en el desarrollo
de nuevos aprovechamientos
hidroeléctricos de régimen especial.
Su desarrollo se centra principalmente
en proyectos de fuerte componente
ambiental, mediante el aseguramiento
de caudales de tipo ecológico, la
recuperación de tramos de cauce
o implantación de dispositivos de
franqueo de fauna acuática, todo ello
armonizado con un aprovechamiento
energético óptimo del recurso. En
2009 han sido puestas en marcha
las centrales de Frieira (17,5 MW) y
Los Molinos de Bolarque (4 MW), y
en 2013 está previsto que entren en
servicio las centrales de Belesar II (20,8
MW) y Peares II (17,6 MW), ejemplos
de integración y mejora sostenible.
Fuera del régimen especial, la apuesta
por esta tecnología es visible en los
proyectos en tramitación como las
centrales reversibles de Belesar-Peares
(105 MW), Conchas-Salas (375 MW)
y Edrada-San Esteban (750 MW) y
la hidráulica convencional de Peares
III (150 MW), así como el inicio de la
construcción de la central de Torito en
Costa Rica y la rehabilitación de La
Yeguada en Panamá.
dos nuevas centrales en construcción
de dos grupos cada una, con una
potencia total de 39 MW adicionales.
Todas las centrales disponen
de un sistema de gestión integrado de
calidad y medio ambiente, certificado
según los requisitos establecidos
en las normas ISO 9001:2000 e ISO
14001:2004, y OHSAS 18001, que
forman el sistema integrado de gestión
(SIG). Además, las centrales de la
cuenca del Tambre-Ulla están adheridas
al Reglamento Europeo EMAS de
Ecogestión y Auditoria Ambiental.
Cada una de nuestras centrales
tiene sus peculiaridades, ya sea por su
historia, tecnología o el entorno donde
está. Por ejemplo, en 2010 se celebró
el centenario de la puesta en servicio
del Salto de Bolarque, que da fe de la
vocación pionera en el progreso que Gas
25
5
10
6
7
3
4
8
9
1 Embalse
2 Presa
3 Aliviaderos
4 Desagües de fondo y fondo medio
5 Tuberías forzadas
Esquema de funcionamiento
6 Chimeneas de equilibrio
7 Compuertas y válvulas
8 Turbinas
9 Alternadores
10 Transformadores
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