Las centrales hidroeléctricas convierten en energía eléctrica la diferencia de energía potencial que tiene una determinada masa de agua al trasladarla entre dos puntos situados a distinta altitud o cota.
Para ello se hace circular un caudal de agua por un circuito hidráulico que salva el desnivel entre dos puntos, lo que se conoce comúnmente como salto, y en el que el agua va adquiriendo velocidad a medida que la energía potencial se va transformado parcialmente en energía cinética. La turbina es la encargada de transformar esa energía cinética en energía mecánica, para que el generador la transforme a su vez en energía eléctrica.
El rendimiento global de todo el proceso es muy alto —entre el 90 y el 95%—, aprovechándose prácticamente toda la energía potencial del agua. Las pérdidas de rendimiento se deben a pérdidas de carga en el circuito hidráulico, a rozamientos en la rotación del grupo hidroeléctrico y a pérdidas en los equipos eléctricos.
El proceso inverso al descrito es el que se realiza en las centrales hidroeléctricas de bombeo, que son capaces de realizar las centrales reversibles: éstas transforman la energía eléctrica en energía potencial al bombear agua a un embalse o depósito superior.
Central de agua fluyente o por derivación de aguas.
Si el caudal del río es prácticamente constante en las diferentes estaciones del año, el agua cae directamente al desviarse por un canal o bien pueden tener un pequeño embalse. Una vez que el agua mueve las turbinas, se devuelve al curso del río.
Central de agua embalsada o por acumulación de aguas.
Si el caudal del río es variable, se acumula el agua en un embalse para conseguir una producción de energía regular. El embalse de agua se consigue mediante la construcción de una presa. A media altura de la presa se dispone la toma de agua desde donde está se conduce a las turbinas. Una vez que el agua mueve las turbinas, se devuelve al curso del río.
Centrales con bombeo.
En este tipo de centrales, el agua no fluye siempre desde un nivel superior hasta otro inferior. Con ellas se logra un mejor aprovechamiento de la energía hidráulica, ya que cuando la demanda es alta el agua del embalse es conducida hasta la sala de máquinas de la central. Allí mueve los grupos turboalternador que producen corriente eléctrica, y llega a un embalse que hay aguas abajo de la sala de máquinas donde queda acumulada.
Cuando la demanda de energía es baja, incluso trabajando al mínimo la central produce más energía de la que se necesita, el excedente de energía eléctrica producida se aprovecha para bombear el agua a través de unas tuberías desde el embalse inferior al superior. El bombeo puede llevarse a cabo por medio de grupos motor-bomba independientes o por los propios grupos turboalternador, si están diseñados para trabajar reversiblemente, es decir como turbina-alternador o como motor-bomba.
- De bombeo puro: cuando el embalse superior es artificial y a él no llega ningún río, por tanto, para que exista energía hidráulica disponible es necesario bombear agua previamente desde el embalse inferior que si está en el cauce de un río. Este tipo de centrales se utilizan como centrales de regulación para absorber las variaciones en la demanda de electricidad.
- Mixta con bombeo: En este caso tanto el embalse superior como el inferior están en el cauce del río y, por tanto, para que funcione no es necesario el bombeo previo, es decir, puede funcionar con bombeo o sin él siempre que el embalse superior tenga agua.
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