ENERGÍA HIDROELÉCTRICA. GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA.

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1 ENERGÍA HIDROELÉCTRICA

2 GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

3 EVALUACIÓN DE LA DIFERENCIA DE POTENCIAL EVALUACIÓN DE LA DIFERENCIA DE POTENCIAL Para encontrar el potencial en una espira, la ley de Faraday nos dice que: Para encontrar el potencial en una espira, la ley de Faraday nos dice que: “el potencial eléctrico en los extremos de una espira es igual a menos el cambio del flujo de densidad magnética con respecto al tiempo”

4 ESQUEMA DE GENERACIÓN Y TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

5 USO DE TURBINAS HIDRÁULICAS PARA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA MECÁNICA

6 TURBINA HIDRÁULICA Y GENERADOR ELÉCTRICO ACOPLADOS POR UN EJE

7 DIFERENTES TIPOS DE TURBINAS HIDRAULICAS

8 FUNCIONAMIENTO DE LAS TURBINAS Microsoft ® Encarta ® Biblioteca de Consulta 2002. © 1993-2001 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.

9 PLANTA CON TURBINAS HIDROELÉCTRICAS (Oregon USA)

10 CENTRAL HIDROELÉCTRICA

11 EFICIENCIAS DE LAS TURBINAS HIDROELÉCTRICAS Las turbinas modernas están diseñadas de forma que la conversión de energía hidráulica se transforma en energía mecánica en un 95% Las turbinas modernas están diseñadas de forma que la conversión de energía hidráulica se transforma en energía mecánica en un 95% Las eficiencias de las plantas eléctricas es igual al producto de las eficiencias, de carga de operación, diseño hidráulico, de la turbina, del incrementador y del generador eléctrico entregando valores de eficiencia menores al 95%. Las eficiencias de las plantas eléctricas es igual al producto de las eficiencias, de carga de operación, diseño hidráulico, de la turbina, del incrementador y del generador eléctrico entregando valores de eficiencia menores al 95%.

12 TIPOS DE INSTALACIONES HIDROELÉCTRICAS

13 CENTRAL HIDROELÉCTRICA DE ESPAÑA Flujo cruzado VE ·················20-90

14 CENTRAL MÁS GRANDE DEL MUNDO

15 MOSTRAR ENERGÍA HIDRÁULICA “ENCARTA”

16 SELECCIÓN DE TIPO DE TURBINA Para seleccionar el tipo de turbina se calcula la velocidad específica VE, definida por la relación de arriba, donde n es la velocidad en rpm, W punto es la potencia en kW, H es la altura de entrada del fluido en m. Para seleccionar el tipo de turbina se calcula la velocidad específica VE, definida por la relación de arriba, donde n es la velocidad en rpm, W punto es la potencia en kW, H es la altura de entrada del fluido en m. Después se selecciona la turbina de acuerdo con la descripción siguiente: Después se selecciona la turbina de acuerdo con la descripción siguiente:

17 SELECCIÓN DE TIPO DE TURBINA Turbina Francis VE ················· 70-500 Turbina de propelas VE ················600-900 Kaplan VE ················350-1000 Peltón 1-jet VE ················10-35 Peltón 2-jet VE ················10-45 Turgo VE ·················20-80

18 TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA EN ENERGÍA MECÁNICA La turbina es una maquina que transforma la energía cinética contenida en el fluido por velocidad o altura, en energía mecánica de movimiento de rotación. la energía disponible es la relación presentada arriba. La turbina es una maquina que transforma la energía cinética contenida en el fluido por velocidad o altura, en energía mecánica de movimiento de rotación. la energía disponible es la relación presentada arriba.

19 CAPACIDAD DE UNA INSTALACIÓN HIDROELÉCTRICA La capacidad de una instalación hidroeléctrica esta determinada por la relación del producto de la masa total utilizable por la constante gravitacional y por la altura de la caída de altura. La capacidad de una instalación hidroeléctrica esta determinada por la relación del producto de la masa total utilizable por la constante gravitacional y por la altura de la caída de altura.

20 RANGO DE APLICACIÓN DE LAS TURBINAS HIDROELÉCTRICAS

21 GENERACION DE ENERGÍA HIDROELÉCTRICA EN EL MUNDO

22 GENERACION EFECTIVA DE ELECTRICIDAD POR TIPO DE PLANTA

23 GENERACIÓN DE ENERGÍA POR PLANTAS HIDROELÉCTRICAS EN México Hay instaladas en el país 217 hidroeléctricas Hay instaladas en el país 217 hidroeléctricas La capacidad de generación es de 9618 MW En operación se cuenta con 78 En operación se cuenta con 78 El porcentaje de utilización es de 26.53% El porcentaje de utilización es de 26.53%

24 PRINCIPALES CENTRALES ELÉCTRICAS EN EL PAÍS

25 RED DE TRANSMISION ELÉCTRICA

26 PLANEACION DE CRECIMIENTO DE LA CAPACIDAD INSTALADA

27 PLAN DE CRECIMIENTO HIDROELÉCTRICO Se tiene identificados 26 proyectos de mediano y largo plazo de capacidad total de 6165 MW. Se tiene identificados 26 proyectos de mediano y largo plazo de capacidad total de 6165 MW. Se tiene proyectado a corto plazo 4 centrales de capacidad total 2215 MW. Se tiene proyectado a corto plazo 4 centrales de capacidad total 2215 MW. Un proyecto en construcción de 930 MW. Un proyecto en construcción de 930 MW. Otros proyectos identificados por 32921 MW. Otros proyectos identificados por 32921 MW.

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30 PLAN HIDROELÉCTRICO DE CORTO PLAZO Se tiene proyectado la construcción de: Se tiene proyectado la construcción de: El cajón de 680 MW. Boca del cerro de 560 MW La parota de 765 MW Copainala de 210MW Incrementando la capacidad instalada en un 21.7%.

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33 LA MINIHIDRÁULICA Y MICROHIRÁULICA Se definen las centrales en función de su capacidad menores de 30MW como: Se definen las centrales en función de su capacidad menores de 30MW como: Micro hidráulica si la central es menor de 1 MW. Mini hidráulica si la central tiene entre 1 y 5 MW. Pequeña central si la central tiene entre 5 y 30 MW.

34 LA MICROHIDRAULICA EN EL MUNDO Los países con mayor capacidad en operación centrales de de 2 MW a 10 MW son: País Centrales Capacidad Potencial China 2178 6040 71994 Japón 597 2852 13332 Austria 2200 500 8847 Francia 1720 2250 3424 Italia 1493 2022 18550 Suiza 1003 737 1569

35 LA MICROHIDRAULICA EN EL MUNDO País Centrales Capacidad potencial Noruega 530 879 2283 Rumania 263 273 1255 Finlandia 235 300 428 España 175 835 1997 México 17 74.26 nd Nota: La capacidad y el potencial están indicados en MW indicados en MW

36 MICROHIDRÁULICA EN EL MUNDO Países que tienen mayor capacidad instalada de micro hidráulica en el mundo País Centrales Capacidad País Centrales Capacidad China 1119 1476 Japón 638 494 Austria 1900 430 Francia 1500 750 Italia 1031 322 Suiza 892 450

37 MICROHIDRÁULICA EN EL MUNDO País Centrales Capacidad España 513 317 Noruega 376 169 Rumania 231 128 Finlandia 190 90 Brasil 173 114 México 16 15.76

38 LA MICROHIRÁULICA EN MÉXICO En México se tiene reconocidos la red de minihidráulicas y microhidráulicas divididas en: En México se tiene reconocidos la red de minihidráulicas y microhidráulicas divididas en: a). Microhidráulicas en operación de CFE Y Cia. de Luz y Fuerza del centro. b). Microhidráulicas fuera de operación. c). Microhidráulicas de independientes. d). Proyectos viables.

39 POTENCIAL MICROHIDRAULICO EN MÉXICO En México se cuenta con dos tipos de potencial de aprovechamiento de energía mini y micro hidráulica. En México se cuenta con dos tipos de potencial de aprovechamiento de energía mini y micro hidráulica. 1). uno es el aprovechamiento de las centrales micro y mini hidráulicas que están fuera de servicio y que pueden reiniciar operaciones. 2). Otro son los nuevos proyectos que son viables y que muchos de estos están ya identificados y se encuentran en distintas etapas de su desarrollo.

40 MICRO HIDRÁULICAS EN OPERACIÓN Se tiene 13 centrales micro hidráulicas en operación por CFE. la capacidad total es de 23.61 MW. Se tiene 13 centrales micro hidráulicas en operación por CFE. la capacidad total es de 23.61 MW. Se cuenta con 9 centrales micro hidráulicas en operación por Cia. de Luz y Fuerza del Centro con una capacidad total de 13.98 MW. Se cuenta con 9 centrales micro hidráulicas en operación por Cia. de Luz y Fuerza del Centro con una capacidad total de 13.98 MW.

41 MICROHIDRAULICAS FUERA DE SERVICIO Las centrales hidroeléctricas que se encuentran fuera de servicio son 36, la capacidad que representa es de 37.075 MW. Las centrales hidroeléctricas que se encuentran fuera de servicio son 36, la capacidad que representa es de 37.075 MW. Las causas principales de la salida de operación son: Las causas principales de la salida de operación son: 1). Equipo obsoleto o por altos costos de operación (25 centrales). 2). Falta de agua (8 centrales). 3). Vandalismo (3 centrales)

42 MICROHIDRÁULICAS DE INDEPENDIENTES Se cuenta con un registro de 61 centrales mini hidráulicas con una capacidad total de 43.57 MW. Se cuenta con un registro de 61 centrales mini hidráulicas con una capacidad total de 43.57 MW. Las centrales registradas están ubicadas en estados como Puebla, Veracruz, Jalisco, Chiapas, y otros estados. Las centrales registradas están ubicadas en estados como Puebla, Veracruz, Jalisco, Chiapas, y otros estados.

43 RESUMEN DE POSIBILIDADES EN MINI Y MICRO HIDRAULICAS Concepto Potencia Concepto Potencia Central en operación c/estudios 8.5 Centrales en operación por estudiar 21.4 Centrales fuera de servicio 36.78 Equipamiento (previabilidad) 30.60 Equipamiento ( identificados) 61 Nota: las unidades de potencia son MW

44 CURVAS DE RECUPERACIÓN DE CAPITAL

45 CURVA DE RECUPERACIÓN DE CAPITAL

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47 COSTOS DE GENERACION DE ENERGÍA HIDROELECTRICA LOS COSTOS DE INSTALACION POR KWH SON PARA 50 AÑOS DE VIDA ÚTIL ESTIMADA ES DE 2.9 USD. LOS COSTOS DE INSTALACION POR KWH SON PARA 50 AÑOS DE VIDA ÚTIL ESTIMADA ES DE 2.9 USD. LOS COSTOS DE INSTALACION POR KWH PARA 20 AÑOS DE VIDA ÚTIL ESTIMADA SON DE 3.4 USD. LOS COSTOS DE INSTALACION POR KWH PARA 20 AÑOS DE VIDA ÚTIL ESTIMADA SON DE 3.4 USD. LOS COSTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO SON REDUCIDOS PARA UNA PLANTA HIDROELECTRICA. LOS COSTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO SON REDUCIDOS PARA UNA PLANTA HIDROELECTRICA.

48 IMPACTO AMBIENTAL EL IMPACTO AL AMBIENTE ES REDUCIDO. EL IMPACTO AL AMBIENTE ES REDUCIDO. EL IMPACTO SOCIAL SI ES APRECIABLE SOBRE TODO CUANDO SE INICIA LA CONSTRUCCION CAUSANDO INCERTIDUMBRE A LA COMUNIDAD. EL IMPACTO SOCIAL SI ES APRECIABLE SOBRE TODO CUANDO SE INICIA LA CONSTRUCCION CAUSANDO INCERTIDUMBRE A LA COMUNIDAD. GENERACIÓN DE METANO EN BAJA PROPORCIÓN. GENERACIÓN DE METANO EN BAJA PROPORCIÓN. A MEDIANO PLAZO LOS DAÑOS PRODUCIDOS AL AMBIENTE POR LA CONSTRUCCION DE LAS PRESAS SE RECUPERAN CON EL CRECIMIENTO DE FLORA NATURAL. A MEDIANO PLAZO LOS DAÑOS PRODUCIDOS AL AMBIENTE POR LA CONSTRUCCION DE LAS PRESAS SE RECUPERAN CON EL CRECIMIENTO DE FLORA NATURAL.

49 VENTAJAS DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA No requiere combustible. No requiere combustible. No contamina ni el aire ni el agua. No contamina ni el aire ni el agua. Los costos de mantenimiento y de explotación son bajos. Los costos de mantenimiento y de explotación son bajos. Las obras de ingeniería para aprovechar la energía tienen una duración muy larga. Las obras de ingeniería para aprovechar la energía tienen una duración muy larga. Se tiene flexibilidad de operación. Se tiene flexibilidad de operación. Tiene bajo mantenimiento. Tiene bajo mantenimiento. Da beneficios adicionales a la comunidad. Da beneficios adicionales a la comunidad.

50 DESVENTAJAS DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA 1. Los costos por kW instalado son muy altos. 2. Como las plantas están lejos de los centros de consumo las inversiones crecen adicional a la central hidroeléctrica. 3. La construcción lleva más tiempo que una central termoeléctrica. 4. La disponibilidad fluctúa durante las diferentes estaciones del año, año con año.