La disponibilidad de agua en un aprovechamiento hidroeléctrico

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Sobre el blog

Pedro Arriaga
Doctor Ingeniero Industrial y profesor en la Universidad del Pais Vasco (Ingeniería Nuclear y Mecánica de Fluidos). Docente en la gestión de Recursos Hídricos y Mecánica de Fluidos.
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En el reto de construir una central hidroeléctrica hay que franquear muchos obstáculos. A mi modo de ver, el conocimiento es pilar básico para tal efecto, aunque siendo condición necesaria no es suficiente (disposición de recursos económicos).

A grandes rasgos, las variables que participan a la hora de decidir el diseño y construcción de una central hidroeléctrica se deducen de un análisis económico de la inversión y de un análisis técnico-administrativo de la instalación.

Definir los costes de la instalación y de su explotación, así como los ingresos por la venta de la energía eléctrica producida, que a su vez dependen del precio del kWh generado, de las horas equivalentes de la instalación (factor de carga y definición de régimen de explotación) para valorar las variables de financieras de la inversión (TIR, VAN, etc.). De otro lado, el análisis administrativo de la instalación, con la normativa del sector eléctrico y de medio ambiente (concesiones hidráulicas, declaraciones de impacto ambiental, etc.).

Fijándonos exclusivamente en la productividad de la instalación y en un primer análisis, la energía generada va a depender principalmente del caudal disponible a turbinar y del salto neto ofrecido. Pues bien, definido el emplazamiento de la instalación y el salto neto de la misma (potencial hidroeléctrico del lugar), es importante conocer la disponibilidad del caudal a turbinar. De alguna forma, el ingeniero proyectista ha de conocer el volumen anual de agua disponible para su instalación.

El origen de este conocimiento está en la curva de caudales medios diarios en un punto determinado del rio (la toma de caudal de nuestra instalación) y para un año hidrológico. Es decir, la información de los caudales medios para cada día del año a lo largo de toda una serie de años de los que se cuenta información.


La información de esta curva se representa de otra forma mas interesante para nuestro objetivo. Es la llamada curva de caudales medios clasificados (CCC). Ahora ordenamos de mayor a menor la curva de caudales medios diarios para permitir conocer el número de días al año en los que se supera un determinado caudal.


El área bajo la curva CCC y el eje de abscisas representa el volumen de agua que la naturaleza ofrece en todo un año en el lugar del rió donde se va realizar la toma de agua (captación) para la central hidroeléctrica a diseñar.

Pero existen unos volúmenes de agua dados en unas condiciones de caudal que no serán de interés a turbinar desde el punto de vista técnico. Estos volúmenes tienen un doble origen principalmente. De una lado, caudales ofrecidos por encima de un caudal de diseño (de equipamiento, nominal en una primera aproximación del diseño) no son interesantes o deseables pues se turbinaria fuera de unas condiciones ideales de rendimiento de la instalación, desaprovechando el volumen turbinado o con productividad baja. Estos caudales son vertidos por exceso (centrales de agua embalsada) o simplemente no recogidos del río (centrales de agua fluyente). También, caudales por debajo de un mínimo técnico (que dependen del grupo turbo alternador elegido en primera aproximación para nuestra instalación) que inducen a problemas técnicos y discriminados por el fabricante suministrador del grupo turbo-alternador.

De otro lado, existen unos caudales o volúmenes de agua que desde el punto de vista de la legislación medioambiental hay que respetar y no ser tomados para turbinar (salvo que sea una central de agua fluyente donde devolvemos el agua al río en el mismo punto donde la hemos tomado). Son los llamados caudales mínimos ecológicos. En otros casos, también a nivel administrativo, las concesiones hidráulicas ya nos dictan un caudal de servidumbre (regadíos y otros usos del agua) que igualmente se ha de respetar y no turbinar dado el caso.

Como conclusión, no todo el volumen / caudal de agua existente en la captaciones es susceptible de ser turbinado. Dependerá de cada caso y será merecedor de una análisis riguroso ya que este volumen anual de agua no disponible a turbinar participa en la toma de la decisión de la inversión. Hay que tener en cuenta que son instalaciones diseñadas para una larga vida útil (decenas de años).

Los volúmenes / caudales (disponibles o no para turbinar) se identifican en la curva CCC . El caudal máximo (o de crecida) y el caudal mínimo ( o de estiaje), el caudal ecológico y/o de servidumbre, el caudal de equipamiento o de diseño (en una primera aproximación) y caudal mínimo técnico. Estos dos últimos definidos por criterios técnicos y económicos principalmente.


Para la elección de un caudal de equipamiento se cuenta en primera aproximación con criterios como:

.- El caudal medio correspondiente a dos caudales de la curva CCC como son el caudal superado en 80 días al año y el caudal superado en 100 días al año.

.- El caudal que permita un cierto número de horas de funcionamiento al año bajo un factor de carga definido.

.- El caudal que hace máximo el volumen turbinado al año descontando volúmenes no permitidos administrativamente.

.- El caudal que ofrezca mayor rentabilidad (ratio costes / beneficios de la instalación)

Como resumen, gráficamente se puede obtener la energía anual hidráulica producida (bruta, exenta de rendimientos de la instalación) a partir de la definición del caudal de equipamiento y de la curva CCC en un emplazamiento ya definido de la instalación.



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