Cuál es la principal desventaja de las centrales hidroeléctricas. ¿Son las centrales hidroeléctricas más respetuosas con el medio ambiente que otros tipos de centrales eléctricas? Ventajas de las centrales nucleares frente a las térmicas
Recientemente, como alternativa a las clásicas centrales hidroeléctricas de presa de media-alta presión, las centrales hidroeléctricas de baja presión que funcionan con escorrentía natural, bastante extendidas en Europa Oriental. Intentemos averiguar qué son estas centrales hidroeléctricas y cuáles son sus pros y sus contras.
Un ejemplo de central hidroeléctrica de pasada de baja presión es la HPP Iffezheim en el Rin, puesta en servicio en 1978. Foto de aquí
El concepto de complejo hidroeléctrico de pasada de baja presión prevé la creación de una central hidroeléctrica en un río plano con una cabeza de varios metros, cuyo embalse, por regla general, encaja en la zona de inundación natural de la llanura aluvial durante fuertes inundaciones Tales instalaciones hidroeléctricas tienen las siguientes ventajas:
* Una pequeña zona de inundación, que no suele incluir (o casi no incluye) suelo edificado. Por lo tanto, nadie necesita ser reasentado, el impacto en los ecosistemas es mucho menos significativo.
* Es mucho más fácil integrar pasajes para peces en presas de baja presión, y los peces bajan a través de las turbinas con menos lesiones.
La HPP de Saratov es la cabeza más baja de la cascada Volga-Kama.
Ahora pasemos a las desventajas:
* Tales centrales hidroeléctricas forman pequeños embalses, aptos en el mejor de los casos para la regulación diaria del caudal, o incluso para operar en un curso de agua. Como resultado, la producción de tales centrales hidroeléctricas depende en gran medida de la temporada y las condiciones climáticas: en períodos secos, cae bruscamente.
* La eficiencia del uso de la escorrentía de tales centrales hidroeléctricas es mucho menor que la de las clásicas: al no poder acumular la escorrentía durante las inundaciones e inundaciones, se ven obligadas a arrojar una gran cantidad de agua en vano.
* Sin un depósito de gran capacidad, tales instalaciones hidroeléctricas no pueden combatir las inundaciones.
* Desde el punto de vista de la navegación, la construcción de varias obras hidráulicas de baja presión en lugar de una grande conduce a un aumento en el tiempo de bloqueo: en lugar de una esclusa, debe pasar por varias.
* Las HPP de baja presión pueden tener un costo unitario significativamente más alto (por kW de potencia y kWh de electricidad generada). Cuanto menor es la presión, mayores son las dimensiones y, en consecuencia, el consumo de metal de los equipos, la imposibilidad de acumular escorrentías en el embalse obliga a crear alcantarillas más potentes, varias esclusas son más caras que una, etc. A modo de comparación, podemos citar la HPP de Polotsk de baja presión en Bielorrusia y la HPP de Boguchanskaya de alta presión. El primero cuesta alrededor de $ 4500 por kW, el segundo, alrededor de $ 1000 por kW. La diferencia, como podemos ver, es de 4,5 veces.
UHE Tucuruí en Brasil. En la selva amazónica, como en la taiga siberiana, las grandes centrales hidroeléctricas son más eficientes.
Resumamos. Los beneficios de la energía hidroeléctrica de baja presión son más significativos en áreas densamente pobladas donde los costos de la tierra y un gran número de el trabajo de reasentamiento de personas, la eliminación de estructuras e infraestructuras hacen inaceptables las grandes centrales hidroeléctricas con grandes embalses. Es por ello que las centrales hidroeléctricas de baja presión son las más utilizadas en Europa, donde la densidad de población es alta y los recursos energéticos propios son escasos, lo que obliga a utilizar todo el potencial hidroeléctrico disponible, aunque de forma costosa.
Al mismo tiempo, en regiones relativamente escasamente pobladas, las ventajas grandes centrales hidroelectricas- de hecho, se están construyendo principalmente allí ahora en todo el mundo (aunque los criterios para la subpoblación en diferentes países varían significativamente, para China con su billonésima población, el reasentamiento de varias decenas de miles de personas es bastante aceptable).
Las centrales hidroeléctricas de pasada de baja presión no compiten con las de media y alta presión; cada tipo de central hidroeléctrica tiene su propio "nicho ecológico" en el que son más eficaces. Y las referencias a centrales hidroeléctricas de pasada en Europa Occidental cuando se habla de proyectos hidroeléctricos en Siberia Oriental son una comparación de lo incomparable.
Ventajas de HPP:
Uso de energías renovables.
Electricidad muy barata.
La obra no va acompañada de emisiones nocivas a la atmósfera.
Acceso rápido (en relación con CHP/TPP) al modo de salida de potencia operativa después de encender la estación.
Desventajas de HPP:
Inundación de tierra cultivable
La construcción se lleva a cabo donde hay grandes reservas de energía del agua.
En los ríos de montaña son peligrosos por la alta sismicidad de las zonas
Desde el punto de vista energético, presentan una serie de ventajas frente a todo tipo de centrales térmicas y centrales nucleares.
En primer lugar, no necesitan combustible en absoluto, por lo que su energía es 5-6 veces más barata que la energía de las centrales térmicas y 8-10 veces más barata que la energía de las centrales nucleares. La eficiencia de las centrales hidroeléctricas es muy alta, 80-90%.
En segundo lugar, las centrales hidroeléctricas tienen una maniobrabilidad excepcionalmente alta: una unidad hidroeléctrica en funcionamiento puede aumentar su capacidad casi instantáneamente, y poner en marcha una unidad hidroeléctrica detenida lleva solo 1 o 2 minutos. La irregularidad del horario de carga prácticamente no afecta la eficiencia de la HPP. Estas cualidades hacen que los HPP sean indispensables para operar en la parte pico del horario, al tiempo que equilibran las cargas en los TPP y reducen su consumo de combustible.
Sin embargo, las ventajas energéticas no respaldadas de las HPP no dan motivos para oponerlas a plantas de energía de otros tipos.
En varios países y regiones económicas, los recursos hidroeléctricos son insuficientes o están alejados de los centros de consumo de energía.
La producción de energía en las centrales hidroeléctricas fluctúa considerablemente según el contenido de agua del año.
Los costos iniciales para la construcción de centrales hidroeléctricas suelen ser más altos que los de las centrales térmicas, y el tiempo de construcción es más largo. Los costos asociados con las inundaciones durante la creación de un embalse no siempre están justificados. Al mismo tiempo, la operación de las HPP es mucho más económica que la térmica y plantas de energía nuclear. Sin costos de combustible, sin cargos ambientales por emisiones, menos costos de reparación, menos personal.
Estas circunstancias determinaron el lugar de las HPP en el sector energético mundial. La participación de las HPP en el sector energético de varios países es diferente, lo que se asocia con una estructura diferente del balance energético y de combustible y diferentes tradiciones en el desarrollo del sector energético. Las centrales hidroeléctricas proporcionan alrededor del 20% de la generación de electricidad rusa y mundial. En muchos países, la participación de la energía hidroeléctrica es sustancialmente mayor. Por ejemplo, en Canadá, el más cercano a Rusia en términos de condiciones naturales, las centrales hidroeléctricas producen el 58% de la electricidad, en Brasil, el 86%, en Noruega, conocida por la rigidez de la legislación ambiental, el 99%.
La energía hidroeléctrica es también un componente de otra industria importante economía nacional- Administracion del Agua.
El agua, especialmente el agua dulce, que constituye sólo el 2,5% de las reservas hídricas del mundo, es una riqueza natural insustituible, uno de los cimientos de la vida en la Tierra. Los recursos de agua dulce disponibles se encuentran principalmente en los ríos, que tienen un caudal medio anual de alrededor de 39.000 km3 en todo el mundo.
Si en siglos pasados en la mayor parte del planeta el agua parecía ser un regalo natural gratuito e inagotable, en el siglo XX el rápido crecimiento de la industria y la población urbana
llevó a que el agua comenzara a ser considerada como una materia prima costosa y en algunos casos escasa.
El uso de los recursos hídricos está indisolublemente ligado a las medidas para protegerlos, principalmente para garantizar la calidad del agua requerida. Durante la implementación de la construcción de ingeniería hidráulica, que introduce cambios significativos en condiciones naturales todos los factores de su impacto en el medio ambiente deben ser cuidadosamente considerados.
Tradicionalmente, las centrales hidroeléctricas (HPP) son una fuente de energía eléctrica barata. En ellos, el potencial energético de enormes masas de agua se convierte en electricidad.
Qué son las centrales hidroeléctricas y cómo funcionan
La mayoría de las veces para ellos en los ríos se construyen represas, gracias a lo cual se forman enormes depósitos de un recurso hídrico. Al mismo tiempo, el río sobre el que se supone que se construirá la planta de energía debe tener un flujo completo para proporcionar agua de manera segura a las turbinas de los generadores eléctricos durante todo el año. Además, debe tener la mayor pendiente posible. La opción ideal para la construcción de centrales hidroeléctricas son los cañones formados por los cauces de los ríos.
La presa creada para dar cabida a la estación y otros estructuras hidraulicas proporcionar la presión necesaria del flujo de agua que hace girar las palas de las turbinas hidráulicas y los rotores de los generadores eléctricos. Además de utilizar la presión del agua para la producción de electricidad, se puede aprovechar la corriente natural del caudal de agua, denominada derivación. A veces, ambas versiones de la energía del agua se utilizan simultáneamente. 
Los equipos de generación de energía que requiere la central se instalan directamente en la central hidroeléctrica. Allí, se instalan unidades en salas separadas que convierten directamente la fuerza del flujo de agua en la energía mecánica de las turbinas y luego en electricidad.
Además, la central hidroeléctrica debe estar equipada con varios otros equipos, con la ayuda de los cuales se organiza el control de la operación de la central y su gestión. El normal funcionamiento de la central es imposible sin dispositivos que distribuyan y transformen la electricidad, y muchos otros sistemas. 
Cómo son
Según la potencia generada, las centrales hidroeléctricas suelen dividirse en categorías. Esto se debe al flujo de agua y la fuerza de su presión, así como a la eficiencia de los generadores y turbinas hidráulicas instaladas en la estación. Las plantas que producen 25 MW o más se consideran potentes. Las de potencia media incluyen aquellas que producen menos de 25 MW. El rendimiento de las centrales de baja potencia no supera los 5 MW.
Las centrales hidroeléctricas son de alta presión, cuando el agua proviene de una altura superior a los 60 m, de media presión a partir de los 25 m de altura y de baja presión, donde la altura del agua puede ser de tres a 25 metros. Sus turbinas están ubicadas en cámaras de hormigón armado o de acero. Ellos quizás tengan diferentes diseños y parámetros técnicos relacionados con los indicadores de la presión del agua de trabajo.
En las estaciones de alta presión, se operan turbinas radiales-axiales y de cangilones. Se instalan en cámaras espirales especiales hechas de metal. Las turbinas de álabes rotativos y radiales axiales se utilizan principalmente en estaciones donde la presión de cabeza promedio. Las centrales hidroeléctricas de baja presión están equipadas principalmente con turbinas de paletas rotativas.
Según el esquema de uso de los recursos hídricos, las HPP se dividen en:
- Canal.
- Presa.
- Derivado.
- Hidroacumulador.
En la primera variante, el río está completamente bloqueado por una presa. El nivel del agua en él se eleva a la altura de diseño. Desde él, el agua se descarga directamente a las turbinas hidráulicas. Tal estación es conveniente donde el lecho del río se estrecha y en los ríos que fluyen a través de las montañas.
También hay una presa en el esquema de la presa, pero el edificio de producción de la HPP se encuentra en su parte inferior. Aquí la presión del agua es más fuerte que en la versión de canal. Esto requiere la construcción de túneles especiales de presión para su suministro a las turbinas. 
En las plantas de tipo desviación, el agua fluye directamente a través del edificio de la planta de energía, donde se instalan las turbinas.
Las HPP de almacenamiento por bombeo permiten acumular energía hidroeléctrica para su uso durante los períodos de carga máxima. En modo no estresante, por ejemplo, por la noche, sus turbinas de agua funcionan como bombas, bombeando agua al depósito superior. Cuando aparecen picos de carga, el agua de la misma se dirige a una tubería que la suministra a las palas de la turbina.
Ventajas de las centrales hidroeléctricas
La construcción y operación de centrales hidroeléctricas se acompaña de discusiones sobre sus pros y sus contras.
El factor positivo de tal producción de electricidad es renovación de los recursos naturales utilizados. Como resultado, el costo de la energía eléctrica obtenida de esta manera es significativamente menor que en otro tipo de centrales eléctricas, por ejemplo, en las centrales hidroeléctricas rusas es la mitad que las térmicas.
Las hidroestaciones son flexibles en la gestión. Con la ayuda de sus turbinas, puedes ajustar la potencia de la estación de mínimo a máximo. Al mismo tiempo, a diferencia de las centrales térmicas y algunas otras, pueden obtener rápidamente potencia operativa a partir de un rendimiento mínimo.
El funcionamiento de la central hidroeléctrica no está acompañado de una contaminación atmosférica nociva. A factores positivos también se puede atribuir la influencia de sus embalses en la formación de indicadores climáticos más moderados en la región correspondiente.
La construcción de presas y la educación mejoran la navegación, inciden en el aumento de las poblaciones de peces en las mismas y fomentan la piscicultura.
sus contras
Los críticos de HES señalan correctamente los problemas, principalmente ambiental, que son causados por su apariencia. En primer lugar, se trata de la inundación de grandes extensiones de tierras agrícolas, incluidas tierras fértiles. El suelo restante de la llanura aluvial pierde humedad. Muchos tipos de vegetación están desapareciendo. Como resultado, nutrientes menos valiosos ingresan a los mares y océanos.
Los flujos de agua limitados o detenidos en las represas obligan a cambiar los sistemas ecológicos únicos en los lechos de los ríos y las llanuras aluviales. Como resultado, los ríos se vuelven poco profundos y contaminados, la cantidad de peces se reduce y algunas de sus especies desaparecen. Las presas a veces impiden el desove de los peces migratorios, lo que obliga a las pesquerías locales a adaptarse a las nuevas condiciones. Algunos invertebrados y otros animales acuáticos desaparecen con la aparición simultánea de abundantes mosquitos. Muchos pajaros migratorios pierden sus lugares habituales de anidación.
En el diseño de las estaciones y su construcción, se da prioridad únicamente a las zonas con grandes reservas de agua. Suelen estar mucho más lejos de los consumidores que las centrales térmicas. Sin embargo, no siempre se tienen en cuenta otros factores. Las centrales hidroeléctricas en los ríos de montaña, que a veces se construyen en áreas con alto peligro sísmico, representan un peligro potencial.
Se indican costos de capital significativamente más altos en comparación con la construcción de centrales térmicas. Durante la construcción de presas, se necesitan grandes gastos para la construcción de esclusas para llevar los barcos al nivel de agua deseado.
Todas las centrales hidroeléctricas utilizan la energía del flujo de agua como fuente de energía. Muy a menudo, las centrales hidroeléctricas se construyen sobre ríos, creando presas y embalses.
Todos los HPP se pueden dividir en los siguientes tipos:
Canal y presa. Estos tipos son los más comunes, la presión del agua se crea mediante la instalación de una presa que bloquea el río o eleva el nivel del agua al nivel deseado. Estos tipos de centrales hidroeléctricas se construyen en ríos de tierras bajas de aguas altas y ríos de montaña.
- Presa. Se construyen en lugares de máxima presión de agua. Para ello, el río está bloqueado por una presa, y el edificio de la central hidroeléctrica se encuentra en la parte inferior de esta presa. El agua ingresa a las turbinas a través de túneles de presión.
- Derivado. Se construyen centrales eléctricas similares en lugares donde hay una gran pendiente del río. Y la concentración de agua se crea por derivación. Los HPP de desvío pueden ser con o sin desvío de presión.
- Hidroacumulador. Acumulan electricidad y la usan solo en los picos de carga. En el momento de máxima carga, las centrales hidroeléctricas funcionan como bombas de fuentes externas y bombean agua a piscinas especiales, luego de lo cual el agua ingresa a la tubería y hace que las turbinas funcionen.
Ventajas de HPP:
- Aplicación de energías renovables.
- Electricidad barata.
- Sin emisiones nocivas a la atmósfera.
- Transición muy rápida al modo de entrega de potencia de trabajo después de la primera inclusión de estación.
- Beneficioso para usar como respaldo de emergencia, ya que los generadores de la estación se pueden encender/apagar fácilmente según las necesidades.
- Menos impacto negativo en el medio ambiente aéreo que otros tipos de centrales eléctricas.
- La frecuencia está bien regulada y se cubren picos de carga crecientes.
Desventajas de HPP:
- Inundaciones de grandes extensiones de terreno.
- La construcción solo es posible en lugares con grandes reservas de energía hidráulica.
- En los ríos de montaña, este tipo de estaciones son muy peligrosas debido a la alta sismicidad de las áreas.
- Las descargas no reguladas de agua de los embalses conducen a la reestructuración de ecosistemas únicos a lo largo del lecho del río, por lo que los ríos se contaminan, la cantidad de peces disminuye y los lugares de anidación de aves migratorias desaparecen.
- El flujo de nutrientes a los océanos está disminuyendo.
- La construcción de una represa grande requiere mucho material y es costosa.
- La construcción de una central hidroeléctrica, en comparación con otras fuentes de energía, es más larga y costosa.
- Muy amplia zona de embalses.
- La represa es un gran daño para la pesca, ya que el camino a las zonas de desove está cerrado.
- Las grandes estructuras hidráulicas y las represas hacen que los ríos se sequen.
- Las perspectivas de desarrollo del uso de los recursos hidroeléctricos son mínimas, ya que los territorios de los países desarrollados prácticamente han agotado el potencial para el desarrollo de esta zona.
Por ejemplo, Europa tiene solo el 25 por ciento de las áreas no capturadas que son adecuadas para proyectos hidroeléctricos, mientras que la parte norte de los EE. UU. tiene solo el 30 por ciento. Pero los países en desarrollo tienen una mejor perspectiva, por ejemplo, América del Sur y África tienen grandes áreas aptas para el desarrollo de los recursos hídricos. En África, solo el 7 por ciento del recurso hídrico ahora está desarrollado, y en América del Sur el 33 por ciento.
Una central eléctrica es un complejo de edificios, estructuras y equipos diseñados para generar energía eléctrica. Es decir, las centrales eléctricas convierten diferentes tipos energía en electricidad. Los tipos más comunes de centrales eléctricas son:
- centrales hidroeléctricas;
- térmico;
- atómico.
Una central hidroeléctrica (HPP) es una central eléctrica que convierte la energía del agua en movimiento en energía eléctrica. Se están instalando centrales hidroeléctricas en los ríos. Con la ayuda de la presa, se crea una diferencia en las alturas del agua (antes y después de la presa). La presión del agua resultante impulsa los álabes de la turbina. La turbina impulsa generadores que generan electricidad.
Según la potencia, las centrales hidroeléctricas se dividen en: pequeñas (hasta 5 MW), medianas (5-25 MW) y potentes (más de 25 MW). Según la presión máxima utilizada, se dividen en: baja presión (presión máxima - de 3 a 25 m), media presión (25-60 m) y alta presión (más de 60 m). Las centrales hidroeléctricas también se clasifican según el principio de aprovechamiento de los recursos naturales: embalse, embalse, derivación y almacenamiento por bombeo.
Ventajas de las centrales hidroeléctricas son: generar electricidad barata, utilizar energías renovables, fácil de gestionar, salida rápida al modo de funcionamiento. Además, las centrales hidroeléctricas no contaminan la atmósfera. Desventajas: apego a cuerpos de agua, posible inundación de tierras de cultivo, efecto perjudicial sobre el ecosistema de los ríos. Las centrales hidroeléctricas solo se pueden construir en ríos planos (debido al peligro sísmico de las montañas).
Central térmica(TPP) genera electricidad mediante la conversión de la energía térmica obtenida como resultado de la combustión de combustibles. El combustible en las TPP es: gas natural, carbón, fuel oil, turba o esquisto caliente.
Como resultado de la combustión del combustible en los hornos de las calderas de vapor, el agua de alimentación se convierte en vapor sobrecalentado. Este vapor a una determinada temperatura y presión se alimenta a través de una tubería de vapor a un turbogenerador, donde se obtiene energía eléctrica.
Las centrales térmicas se dividen en:
- turbina de gas;
- turbinas de caldera;
- ciclo combinado;
- basado en plantas de ciclo combinado;
- Basado en motores de pistón.
TPP caldera-turbina, a su vez, se dividen en centrales de condensación (CPP o GRES) y centrales combinadas de calor y electricidad (CHP).
Ventajas de las centrales térmicas
- bajos costos financieros;
— alta velocidad construcción;
— la posibilidad de un funcionamiento estable independientemente de la temporada.
Desventajas de TPP
— trabajo sobre recursos no renovables;
— salida lenta al modo de funcionamiento;
- recepción de residuos.
Central nuclear (NPP)- una central en la que se produce la generación de electricidad (o energía térmica) debido al funcionamiento de un reactor nuclear. Para 2015, todo casi el 11% de la electricidad.
Un reactor nuclear durante la operación transfiere energía al refrigerante primario. Este refrigerante ingresa al generador de vapor, donde calienta el agua del circuito secundario. El generador de vapor convierte el agua en vapor, que ingresa a la turbina y acciona los generadores eléctricos. El vapor después de la turbina ingresa al condensador, donde se enfría con agua del depósito. El agua se utiliza principalmente como refrigerante principal. Sin embargo, para este fin también se pueden utilizar refrigerantes de plomo, sodio y otros metales líquidos. El número de circuitos puede variar.
Las centrales nucleares se clasifican según el tipo de reactor utilizado. Las centrales nucleares utilizan dos tipos de reactores: térmicos y de neutrones rápidos. Los reactores del primer tipo se subdividen en: agua hirviendo, agua a presión, agua pesada, enfriados por gas, agua con grafito.
Según el tipo de energía recibida, las centrales nucleares son de dos tipos:
Estaciones diseñadas para generar electricidad.
Estaciones destinadas a la producción de energía eléctrica y térmica (ATES).
Ventajas de las centrales nucleares:
— independencia de las fuentes de combustible;
— limpieza ambiental;
La principal desventaja de las estaciones de este tipo.- Consecuencias graves en caso de situaciones de emergencia.
Además de estas centrales eléctricas, también existen: diésel, solar, mareomotriz, eólica, geotérmica.
