Pequeña hidroeléctrica

Planta pequeña de Licq-Athérey (Pyrénées-Atlantiques, Francia).

Una planta hidroeléctrica de 1895 cerca de Telluride, Colorado.

Pequeña hidroeléctrica es el desarrollo de energía hidroeléctrica a una escala adecuada para la comunidad local y la industria, o para contribuir a la generación distribuida en una red eléctrica regional. Las definiciones exactas varían, pero una "pequeña hidroeléctrica" el proyecto tiene menos de 50 megavatios (MW) y se puede subdividir por escala en "mini" (<1MW), "micro" (<100 kW), "pico" (<10 kW). Por el contrario, muchos proyectos hidroeléctricos son de enorme tamaño, como la planta generadora de la Presa de las Tres Gargantas de 22.500 megavatios o los vastos proyectos múltiples de la Autoridad del Valle de Tennessee.

Los proyectos hidroeléctricos pequeños pueden construirse en áreas aisladas que no serían rentables para servir desde una red eléctrica nacional, o en áreas donde no existe una red nacional.

Descripción

El uso del término "pequeña hidroeléctrica" varía considerablemente en todo el mundo, el límite máximo suele estar entre 10 y 30 MW. Aunque normalmente no se establece un límite mínimo, la Asociación Nacional de Energía Hidroeléctrica de EE. UU. especifica un límite mínimo de 5 MW. En California, las estaciones generadoras hidroeléctricas con una capacidad máxima de menos de 30 MW se clasifican como pequeñas y son elegibles para su inclusión en el estándar de cartera renovable del estado, mientras que las estaciones generadoras hidroeléctricas con una capacidad mayor se clasifican como grandes y son no se considera renovable. La "pequeña hidroeléctrica" La descripción puede extenderse hasta 50 MW en los Estados Unidos, Canadá y China. En India, los proyectos hidroeléctricos de hasta 25 MW de capacidad de estación se han categorizado como proyectos de energía hidroeléctrica pequeña (SHP).

Las pequeñas centrales hidroeléctricas se pueden subdividir en minihidroeléctricas, normalmente definidas como de 100 a 1000 kilovatios (kW), y microhidroeléctricas, que son de 5 a 100 kW. La microhidroeléctrica suele ser la aplicación de energía hidroeléctrica dimensionada para comunidades más pequeñas, familias individuales o pequeñas empresas. Las instalaciones más pequeñas son las pico hidráulicas, por debajo de los 5 kW.

Dado que los proyectos hidroeléctricos pequeños generalmente tienen obras de construcción civil correspondientemente pequeñas y poco o ningún embalse, se considera que tienen un impacto ambiental relativamente bajo en comparación con los proyectos hidroeléctricos grandes.

Crecimiento

Según un informe de REN21, durante 2008 las instalaciones de pequeñas centrales hidroeléctricas crecieron un 28 % con respecto al año 2005 para elevar la capacidad mundial total de pequeñas centrales hidroeléctricas a 85 gigavatios (GW). Más del 70% de esto se encontraba en China (con 65 GW), seguido de Japón (3,5 GW), Estados Unidos (3 GW) e India (2 GW). Se espera que el crecimiento mundial sea del 2,8% anual hasta mediados de la década de 2020, cuando la capacidad será de unos 150 gigavatios.

China planeó electrificar otras 10 000 aldeas entre 2005 y 2010 en el marco de su Programa de Electrificación de Aldeas de China, que incluye nuevas inversiones en pequeñas centrales hidroeléctricas y fotovoltaicas. En 2010, China tenía 45 000 pequeñas instalaciones hidroeléctricas, especialmente en áreas rurales, que producían 160 Twh al año. Más del 50 % de la pequeña energía hidroeléctrica potencial del mundo se encontró en Asia; sin embargo, el informe señaló: "Es posible que en el futuro se identifique más potencial hidroeléctrico pequeño tanto en los continentes africano como americano".

En las montañas y las selvas tropicales de la Columbia Británica, Canadá, hay una gran cantidad de sitios adecuados para el desarrollo hidroeléctrico. Sin embargo, las preocupaciones ambientales hacia los grandes embalses después de la década de 1980 detuvieron la construcción de nuevas presas. La solución para hacer frente al aumento de la demanda fue ofrecer contratos a productores de energía independientes, que han construido 100 proyectos de pasada de menos de 50 MW. La producción de energía sin embalses varía drásticamente, pero las represas convencionales más antiguas retienen o liberan agua para promediar la producción durante todo el año. En 2014 estos productores independientes generaron 18.000 GWh a partir de 4.500 MW de capacidad.

Generación

Histórico Ottenbach Hidro pequeño con el equipo original de 1920 en Ottenbach, Suiza, todavía funcionando para visitas guiadas

La estación de Hongping Power, en Hongping Town, Shennongjia, tiene un diseño típico de pequeñas estaciones hidroeléctricas en la parte occidental de la provincia de Hubei de China. El agua viene de la montaña detrás de la estación, a través de la tubería negra vista en la foto

La energía hidroeléctrica es la generación de energía eléctrica a partir del movimiento del agua. Una instalación hidroeléctrica requiere un flujo de agua confiable y una altura razonable para que el agua caiga, llamada cabeza. En una instalación típica, el agua se alimenta desde un depósito a través de una tubería hasta una turbina. El agua que fluye a través de la turbina hace girar un generador eléctrico, convirtiendo el movimiento en energía eléctrica.

Las pequeñas centrales hidroeléctricas pueden desarrollarse mediante la construcción de nuevas instalaciones o mediante la reurbanización de presas existentes cuyo objetivo principal sea el control de inundaciones o el riego. Los sitios hidroeléctricos antiguos pueden volver a desarrollarse, a veces recuperando una inversión sustancial en la instalación, como turbinas y tuberías forzadas, o simplemente reutilizando los derechos de agua asociados con un sitio abandonado. Cualquiera de estas ventajas de ahorro de costos puede hacer que el retorno de la inversión para un pequeño sitio hidroeléctrico valga la pena el uso de los sitios existentes.

Diseño del proyecto

Muchas empresas ofrecen paquetes de generadores de turbina estandarizados en el rango de tamaño aproximado de 200 kW a 10 MW. Estos "agua para cable" Los paquetes simplifican la planificación y el desarrollo del sitio, ya que un proveedor se encarga de la mayor parte del suministro de equipos. Debido a que los costos de ingeniería no recurrentes se minimizan y el costo de desarrollo se distribuye entre múltiples unidades, el costo de tales sistemas de paquetes se reduce. Si bien a menudo se usan generadores síncronos capaces de operar en plantas aisladas, las pequeñas plantas hidroeléctricas conectadas a un sistema de red eléctrica pueden usar generadores de inducción económicos para reducir aún más los costos de instalación y simplificar el control y la operación.

Pequeño "corrido del río" Los proyectos no cuentan con una presa convencional con embalse, solo un vertedero para formar un estanque de cabecera para el desvío del agua de entrada a la turbina. El agua no utilizada simplemente fluye sobre el vertedero y el estanque de cabecera solo puede almacenarse durante un solo día, lo que no es suficiente para los veranos secos o los inviernos helados cuando la generación puede detenerse. Un escenario preferido es tener la entrada en un lago existente.

Se han desarrollado sistemas modulares “microhidrocinéticos” para canales de riego. "Los distritos de riego de los EE. UU. han instalado centrales eléctricas en puntos de desvío y caídas en el canal, que tradicionalmente se usan para medir el flujo, estabilizar los cabezales aguas arriba y disipar energía donde hay un cambio de elevación significativo en todo el sistema del canal.& #34;

Países como India y China tienen políticas a favor de las pequeñas centrales hidroeléctricas y el proceso regulatorio permite la construcción de represas y embalses. En América del Norte y Europa, el proceso regulatorio es demasiado largo y costoso como para considerar tener una represa y un embalse para un proyecto pequeño.

Los pequeños proyectos hidroeléctricos suelen tener trámites ambientales y de licenciamiento más rápidos, y dado que los equipos suelen estar en producción en serie, estandarizados y simplificados, y además se reduce la construcción de obras civiles, los proyectos pueden desarrollarse muy rápidamente. El tamaño físicamente más pequeño del equipo facilita el transporte a áreas remotas sin buen acceso por carretera o ferrocarril.

Una medida de la disminución del impacto ambiental con lagos y embalses depende del equilibrio entre el flujo de la corriente y la producción de energía. La reducción de las desviaciones de agua ayuda al ecosistema del río, pero reduce el retorno de la inversión (ROI) del sistema hidroeléctrico. El diseño del sistema hidroeléctrico debe lograr un equilibrio para mantener tanto la salud de la corriente como la economía.

Lista de muestra de pequeñas instalaciones en todo el mundo

África

• Zengamina, una planta de 700 kW en Kalene Hill, distrito de Mwinilunga en el noroeste de Zambia. 2008

Asia

• Meenvallam Small Hydroelectric Proyecto, distrito Palakkad, Kerala, India.
• Bario Asal " Arur Layun Micro-Hydro Community Project, Kelabit Highlands, Sarawak, Malasia. 2009
• Ambangal Mini Hydro Electric Power Plant, Kiangan, Ifugao, Philippines (2010)
• Asiga River Mini Hydro Electric Power Plant, Santiago, Agusan del Norte, Filipinas (2019)
• Balongbong Mini Hydro Electric Power Plant, Bato, Catanduanes, Philippines (1983)
• Cantingas Mini central hidroeléctrica de Cantingas, San Fernando, Romblon, Filipinas (2009)
• Likud Mini Hydro Electric Power Plant, Asipulo y Kiangan, Ifugao, Filipinas (2015)
• Nuevo Bataan Hydro Electric Power Plant, Nuevo Bataan, Davao de Oro, Filipinas (2018)
• San Luis Mini Hydro Electric Power Plant, San Luis, Aurora, Filipinas (2011)
• Villasiga Mini central eléctrica hidroeléctrica, Bugasong, Antique, Filipinas (2016)
• Pakpattan Hydro Power Project, a 2.82 MW plant on Pakpattan Canal in Pakpattan District, Pakistan 2015

Europa

• Green Valleys Project, Brecon Beacons National Park, Wales. Ganador conjunto de £300K en Big Green Challenge 2009.
• St Catherine's, un sitio de confianza nacional cerca de Windermere, Westmorland, Reino Unido.

América del Norte

• Ames Hydroelectric Generating Plant, Colorado, Estados Unidos. En la Lista de Hitos IEEE
• Childs-Irving Hydroelectric Instalaciones, Arizona, Estados Unidos. 1916 Ahora desactivado
• Snoqualmie Falls, Washington, Estados Unidos. 1957
• Malibu Hydro, Columbia Británica, Canadá. 2005
• Menihek Hydroelectric Generando Estación, Terranova y Labrador, Canadá. 1954
• Cloudworks Energy es uno de los muchos productores de energía independientes que han construido proyectos en Columbia Británica, Canadá