La energía hidroeléctrica es la fuente de electricidad renovable más utilizada en todo el mundo. Generadores hidroeléctricos están ampliamente disponibles, desde los más grandes utilizados para centrales hidroeléctricas, ubicados en embalses y presas, hasta los más pequeños utilizados para aplicaciones domésticas y rurales. Este artículo ofrece alguna orientación para seleccionar los generadores hidroeléctricos más adecuados para sus necesidades.
Índice del contenido
Proyecciones del mercado mundial de generadores hidroeléctricos
Una introducción a los generadores hidroeléctricos.
Tipos de turbinas hidroeléctricas
Un vistazo a la gama de generadores hidroeléctricos disponibles
Reflexiones finales
Proyecciones del mercado mundial de generadores hidroeléctricos
El mercado mundial de generadores hidroeléctricos está creciendo bien a una tasa de crecimiento anual compuesta. (TCAC) del 6.8% durante el período de 10 años de 2022 a 2032. En 2022, el valor de mercado fue US $ 137.6 mil millones, creciendo hasta US $ 264.41 mil millones por 2032.
La cuota de mercado está liderada por sistemas fijos de grandes centrales hidroeléctricas al 63%, Sobre sistemas portátiles más pequeños con un 37%, aunque se prevé que los sistemas más pequeños crezcan más rápido a un CAGR de 7.8%.
Asia Pacífico lidera el uso actual y el crecimiento proyectado del mercado, siendo China el mayor productor de energía hidroeléctrica basada en grandes represas. Los sistemas más pequeños están encontrando crecimiento en todo el mundo debido al mayor interés en las fuentes de energía renovables. Los sistemas más pequeños son livianos y fáciles de instalar en lugares como granjas y pequeñas propiedades para complementar otras fuentes de generación de energía.
Una introducción a los generadores hidroeléctricos.
Las civilizaciones utilizan el poder del agua desde hace más de 2000 años. En la era moderna, más del 70% de la electricidad mundial se genera a partir de energía hidroeléctrica, lo que la convierte fácilmente en la fuente de energía renovable más utilizada en todo el mundo.
Los generadores hidroeléctricos utilizan la fuerza del agua que fluye para generar electricidad. Lo hacen haciendo pasar agua a través de las aspas del ventilador de una turbina. Las palas actúan como una hélice para hacer girar un eje de metal, que luego hace girar un motor. El motor genera energía eléctrica. El tamaño de la turbina y el flujo de agua determinan la cantidad de electricidad que se genera.
El flujo de agua se logra mediante algunos métodos de flujo directo:
- El agua se libera de una fuente cautiva, como un embalse, o del flujo natural de una cascada o un río. De esta forma, la gravedad es la fuerza principal que impulsa el agua a través de la turbina.
- El agua se redirige desde otra fuente para que fluya a través de la turbina. Esto a menudo se crea canalizando una masa de agua más grande, como un río, en canales y tuberías cada vez más pequeños. Este proceso puede generar altas presiones para empujar las palas de la turbina.
- El agua se bombea hacia arriba hasta una instalación almacenada, como un depósito, que luego libera esa agua para que fluya hacia abajo a través de la gravedad hacia la turbina. Este método requiere energía para empujar el agua hacia arriba, por lo que es más eficiente cuando se utilizan fuentes de energía renovables para crear esa energía.
El diagrama de arriba de Compañía de tecnología Forster de Chengdu muestra un ejemplo de una central hidroeléctrica ubicada en un embalse, que utiliza flujo de agua por gravedad a través de la turbina de la central.
El uso de agua de fuentes naturales convierte al generador hidroeléctrico en una energía renovable, pero el principio es en realidad el mismo para la generación de energía con combustibles fósiles. Las centrales eléctricas de carbón utilizan carbón para calentar agua y crear vapor, que luego pasa a través de la turbina.
La presa de las Tres Gargantas, que se extiende sobre el río Yangtze en China, es la central hidroeléctrica más grande del mundo, con turbinas de 32 x 700 megavatios (Mw) y dos generadores más de 50 Mw que suministran energía a la propia central.
Los generadores hidroeléctricos con una capacidad inferior a 5 kilovatios se utilizan comúnmente en granjas, pequeñas propiedades y pequeñas industrias, y en usos de energía híbrida o fuera de la red. Para generadores de 5 kilovatios y más, la aplicación puede incluir alimentar a pequeñas comunidades, industrias rurales y necesidades agrícolas más grandes.
Tipos de turbinas hidroeléctricas
Las turbinas hidroeléctricas generan su energía a partir de la combinación de presión y flujo del agua. La presión, o fuerza del agua, se determina a partir de la altura de la fuente de agua, llamada "cabeza". El flujo del agua es tanto el volumen como la velocidad del agua.
Existen diferentes tipos de turbinas, adecuadas para distintos tipos de altura y flujo de agua. Los dos tipos principales son la reacción y el impulso.
Turbinas de reacción tienen sus palas de turbina ubicadas completamente dentro del flujo de agua y giran a medida que el agua fluye sobre las palas, con todas las palas en contacto con el flujo de agua. Los tipos de palas de turbina utilizadas incluyen hélice (como en el caso de la hélice de un barco), Kaplan (palas ajustables), cinética (directa del flujo) y Turbina Francis (como las palas de un motor a reacción). El tipo de pala de turbina se elige en función de la altura y el flujo de agua, y cada uno tiene sus ventajas. La mayoría de las turbinas de reacción se utilizan para caídas más bajas y flujos más altos, aunque las turbinas Kaplan también son adecuadas para caídas altas.
turbinas de impulso Generan su energía a partir del flujo de agua, para mover la rueda (corredor). En las turbinas de impulso Pelton, sólo una parte del rodete está en contacto con el flujo de agua (imagínese una rueda hidráulica en un molino). A medida que el flujo hace girar el corredor, cada nueva paleta ingresa al flujo y el movimiento continúa. Las turbinas Pelton funcionan bien para alturas elevadas y caudales bajos. Las turbinas de flujo cruzado permiten el flujo a través de una parte más amplia de la rueda de la turbina, capturando el flujo en la entrada y salida. Estos funcionan bien para flujos muy altos y baja cabeza de agua.
Un vistazo a la gama de generadores hidroeléctricos disponibles
Las grandes centrales hidroeléctricas del mundo suelen estar situadas en grandes ríos y embalses, y cuentan con generadores hidroeléctricos de gran tamaño, especialmente construidos, con capacidad de 500 megavatios o más. Para aplicaciones más pequeñas, como generación de energía rural, sistemas agrícolas e industriales fuera de la red, generadores de tamaño considerable están disponibles para pedidos en línea.
Esta sección analiza una selección de la amplia gama de generadores hidroeléctricos que se pueden obtener "listos para usar" y sugiere algunas de las aplicaciones a considerar.
Generadores de gran tamaño
Cuando la capacidad de generación excede 1 megavatio (1000 kilovatios), la cantidad de energía producida excede las necesidades típicas de una pequeña granja o hogar, por lo que su uso es más adecuado para aplicaciones industriales y para el suministro de energía de comunidades rurales dentro o fuera de la red. Estos grandes generadores de energía hidroeléctrica se ubicarían cerca o sobre una fuente de agua cercana, como un río, un lago o un pequeño embalse. El agua puede suministrarse directamente por gravedad, pero es más probable que se bombee o se redirija desde una fuente cercana.
Generadores de menor tamaño
Por debajo de 1 megavatio de capacidad, los generadores hidroeléctricos más pequeños que pueden producir entre 5 y 500 kilovatios y más, son muy adecuados para pequeñas granjas y grandes viviendas fuera de la red. Es probable que estén ubicados junto a pequeños ríos y grandes arroyos donde el flujo de agua es constante para mantener confiable la generación de energía.
Microgeneradores hidroeléctricos
Por debajo de los 5 kilovatios de capacidad, los microgeneradores hidroeléctricos son muy pequeños, portátiles y fáciles de instalar para hogares y pueblos fuera de la red, pequeñas granjas rurales e industrias artesanales. Se pueden instalar en arroyos y el flujo se redirige fácilmente a través de las tuberías suministradas.
Modelos educativos
Hay varios modelos de demostración de generadores hidroeléctricos que están disponibles en línea. Estos están diseñados para uso en el aula de ciencias para educar a los estudiantes de ciencias sobre cómo funciona la hidroelectricidad.
Reflexiones finales
Los generadores hidroeléctricos utilizan un flujo de agua constante para generar electricidad. Pueden variar en escala desde plantas de energía de múltiples generadores que pueden producir más de 20,000 megavatios hasta pequeños equipos domésticos que no pueden producir más de un kilovatio. Los grandes generadores satisfacen las necesidades de los países que pueden hacer uso de la generación de energía a gran escala. Los generadores más pequeños son cada vez más populares para las necesidades de energía fuera de la red, la pequeña generación de energía rural y para aquellos interesados en la energía renovable.
Al elegir el generador hidroeléctrico adecuado, el comprador ya tendrá clara la aplicación probable, ya sea basada en un embalse o en una gran masa de agua, o ubicada en un pequeño arroyo rural. La ubicación y la potencia prevista son las consideraciones principales, con una decisión secundaria sobre el tipo de turbina que mejor se adapta a la presión (altura) y el flujo del agua.
Los compradores potenciales pueden consultar la amplia variedad disponible en el Chovm.com sala de exposición en línea.
