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El poder del agua Innovaciones Diseño de una Planta hidroeléctrica en lumbrera: Pequeña, bonita y buena para el medio ambiente
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Reparan turbina de EBY
Reparan turbina de EBY Argentina.- Sin inconvenientes entró nuevamente en operación desde el miércoles 18 de agosto la turbina número 3 de la central hidroeléctrica de Yacyretá, según reporte del Departamento Técnico de la Entidad Binacional. El informe oficial señala que durante el proceso de reparación y mantenimiento de las unidades 3 y 20, no se dejaron de cumplir con los compromisos contraídos por la Entidad Binacional Yacyretá en el suministro de energía a Paraguay y Argentina. (20/08/10)
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Diseño de una Planta hidroeléctrica en lumbrera: Pequeña, bonita y buena para el medio ambiente PDF Imprimir Correo electrónico
Escrito por TUM   
Miércoles 20 de Octubre de 2010 00:00

Un invento que posibilita el desarrollo de plantas hidroeléctrica en miles de lugares inútiles

Modelo de planta hidroeléctrica tipo lumbreraLas plantas hidroeléctricas son una de las más antiguas fuentes renovables  "verdes" de energía.  En Alemania, el potencial parece estar completamente aprovechado, mientras que los grandes proyectos en los países en desarrollo están recibiendo fuertes críticas debido a un impacto mayor al medio ambiente.

Investigadores en la Universidad Técnica de Múnich (TUM) han desarrollado una planta hidroeléctrica de pequeña escala que al mismo tiempo resuelve un buen numero de problemas. Su construcción es simple, y además eficiente en costos, además el sistema de generación de energía es capaz de operar rentablemente  en conexión también con una presa de altura modesta. Más aún el sistema está oculto en una lumbrera, minimizando el impacto en el paisaje y los cursos de agua. En Europa hay miles de lugares en los que tales hidroeléctricas serían viables, adicionalmente en las regiones a lo largo del mundo donde las plantas hidroeléctricas permanecen como un recurso sin explotar.

Vista en corte hidroeléctrica tipo lumbreraEn Alemania, las plantas hidroeléctricas representan algo del tres por ciento de la electricidad consumida - una tendencia que no se espera que cambie de una manera significativa. Después de todo, los buenos lugares para instalar plantas hidroeléctricas han sido hace mucho tiempo ya desarrollados. En un gran número de nuevos países industrializados se está discutiendo la construcción de gigantescas presas que inundarían paisajes y destruirían el ecosistema. En muchos países subdesarrollados no están disponibles los fondos y el conocimiento de ingeniería, que serían necesario para poner en operación las plantas hidroeléctricas.

Las pequeñas planta hidroeléctricas implican también un considerable financiamiento y tampoco están libres de los impactos negativos al medio ambiente. Hasta ahora, el uso de plantas hidroeléctricas asociadas a presas de baja altura relativa, implica que parte del agua debe ser conducida después de la represa por una conducción del tipo planta hidroeléctrica de bahía, un diseño con desventajas inherentes:

  • El gran tamaño de la planta, que incluye construcciones de concreto para el desvío del agua y una casa de máquinas, involucran altos costos constructivos y la destrucción del paisaje natural en las orillas del río.
  • Cada planta es un diseño único, un proyecto fuera de serie. A fin de lograr las condiciones de flujo óptimo en la planta hidroeléctrica, la construcción debe ser planificada individualmente de acuerdo a la altura de la presa y de la topografía circundante. ¿Cómo puede alcanzarse un flujo uniforme de agua a las turbinas? ¿Cómo puede guiarse el flujo fuera de las turbinas en su curso posterior?
  • Se debe construir instalaciones de paso para los peces para ayudarlos a circunvalar la planta hidroeléctrica. En muchos casos los pasos aguas abajo no funcionan ya que la corriente los empuja en dirección de la planta hidroeléctrica. Los peces grandes son atrapados en contra de las rejillas, que protegen la obra de toma, y los pequeños pueden ser heridos en la turbina.

Una solución para todos esos problemas ha sido ahora demostrado en la planta hidroeléctrica desarrollada como un modelo por el equipo encabezado por el Prof. Peter Rutschman y el Dipl. Ing. Albert Sepp en el instituto Oskar von Miller, la institución de investigación, de la TUM, en  ingeniería hidráulica y recursos hídricos. Su  aproximación incurre en un pequeño impacto en el paisaje. Sólo una pequeña estación de transformadores es visible en las orillas del río. En lugar de una gran planta hidroeléctrica construida a un lado del río, un hueco tipo lumbrera en el cauce del río, en frente y debajo de la presa se encuentra la mayor parte del sistema de generación. El agua fluye a una construcción  tipo caja, mueve la turbina y es conducida nuevamente al río por debajo de la presa. Esta solución se ha tornado práctica debido a que varios fabricantes han desarrollado generadores que pueden operar sumergidos, con ello se dispensa la necesidad de tener una casa de máquinas a orillas del río.

Hidroeléctrica tipo lumbreraLos investigadores de la TUM tienen aún problemas adicionales que resolver: como prevenir la formación indeseable de vórtices cuando el agua repentinamente fluye hacia abajo;  y de que mejor manera se protege a los peces. Rutschmann y Sepp resolvieron dos problemas con una sola solución, al proveer una compuerta en la presa arriba de la lumbrera de la hidroeléctrica. De esta manera, fluye suficiente agua a través  para permitir que pasen los peces. Al mismo tiempo, el flujo inhibe la formación de vórtices que reduciría la eficiencia de la planta e incrementaría un desgaste natural de la turbina.

El núcleo del concepto no es optimizar la eficiencia, empero sin embargo, si optimizar los costos:  módulos estandarizados prefabricados harían posible comprar un "kit hidroeléctrico", como ordenar por catalogo. "Asumimos que los costos estarán entre 30 a 50 por ciento más bajos en comparación con una hidroeléctrica tipo bahía", dijo Peter Rutschmann.  La planta hidroeléctrica de lumbrera está en condiciones de operar económicamente con una carga hidráulica baja, de tan sólo uno a dos metros, mientras que un hidroeléctrica de bahía requiere al menos el doble de carga hidráulica. La producción en serie puede ofrecernos una ventaja adicional: en el caso de tener cuerpos anchos de agua, se podría tener varias lumbreras sumergidas, una al lado de otra, en diferentes momentos, como lo determine la demanda y el financiamiento disponible.

Los inversionistas  pueden ahora considerar ubicaciones  para la utilización de la hidroenergía que anteriormente  muy difícilmente podría interesar. Este potencial ha ganado una significación especial a la luz de la directiva "EU  Water Framework Directive".  Esta directiva estipula que los obstáculos para los peces deben ser retirados inclusive en los pequeños ríos. Sólo en Babaría, hay muchos miles de estructuras transversales, como las presas, que tendrían que ser convertidas, muchas de ellas también cumplen los prerrequisitos para una planta tipo lumbrera. La construcción de miles de escaleras (pasos) para peces no sólo costaría miles de millones pero al mismo tiempo cargaría la atmosfera con toneladas de emisiones de gas que alteran al clima  por un efecto tipo invernadero. Si en ese proceso instalamos las hidroeléctricas de lumbrera con compuertas para peces y adicionalmente aguas arriba con pasos para peces, los inversores podrían sostener los costos y asegurar la generación, a largo plazo, de energía amigable con el planeta, suministrando suficiente energía para pequeñas comunidades y barrios.

Las hidroeléctricas de lumbrera pueden también jugar un rol significativo en los países en vías de desarrollo. "Muchas partes de la población mundial no tienen acceso a la electricidad", dijo Rutschmann.  La distribución de la generación eléctrica a bajos costos, fácil operación y mantenimiento, es la única solución. Para aquellos casos en los que las turbinas no son factibles financieramente, Rutschmann nos trae una solución alternativa: "Sería posible usar una bomba sumergible y operarla en reversa, algo que también funciona en nuestra planta hidroeléctrica".

 

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El informe oficial señala que durante el proceso de reparación y mantenimiento de las unidades 3 y 20, no se dejaron de cumplir con los compromisos contraídos por la Entidad Binacional Yacyretá en el suministro de energía a Paraguay y Argentina. (20/08/10)


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