Ciencias de la Ingeniería

PK-CI-159-SM Energía Hidroeléctrica en México.

Energía asequible y no contaminante
Acción por el clima

Asesor: Chanell Nirvana Castillo Thierry

Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)

Resumen

El fututo de la humanidad y del planeta dependen de la manera en la que produzcamos energía: un sistema de energía fiable, asequible y descarbonizado, es fundamental.

Pregunta de Investigación

¿Que es la energía hidroeléctrica, que tan eficiente es y que utilidad tiene en México? ¿Se puede utilizar más?

Planteamiento del Problema

Nos encontramos  ante un nivel de contaminación muy alto, es importante conocer cómo la energía hidroeléctrica en México aporta a mejorar el cambio climático.

Antecedentes

Como primer punto, tendríamos que conocer ¿Qué son las energías renovables? Las energías renovables son un tipo de energías derivadas de fuentes naturales que llegan a reponerse más rápido de lo que pueden consumirse. Un ejemplo de estas fuentes son, la luz solar, el viento y el agua; estas fuentes se renuevan continuamente. Las fuentes de energía renovable abundan y las encontramos en cualquier entorno.

La generación de energías renovables produce muchas menos emisiones contaminantes que la quema de combustibles fósiles. 

Los combustibles fósiles, como el carbón, el petróleo y el gas, constituyen fuentes de energía no renovables que tardan cientos de millones de años en formarse.

Los combustibles fósiles producen la energía al quemarse, lo que provoca emisiones dañinas en forma de gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono. Los combustibles fósiles, representan en la actualidad la mayor parte de las emisiones contaminantes que provocan el calentamiento global.

Estos combustibles no renovables,  suministran alrededor del 80 % de la energía mundial. Proporcionan electricidad, calor y transporte, al tiempo que alimentan los procesos de fabricación de una enorme variedad de productos, desde el acero hasta los plásticos.

¿Qué es la energía hidráulica?

La energía hidráulica es un tipo de energía que aprovecha el movimiento del agua. A veces también llamada energía hídrica, permite obtener electricidad gracias al aprovechamiento de la energía cinética y potencial de las corrientes o saltos de agua.

Se trata de una energía limpia que utiliza la fuerza de los arroyos, los ríos y los saltos de agua. Normalmente si pensamos en energía hidráulica nos viene a la mente las centrales hidroeléctricas en las presas de los embalses.

Una de las mayores ventajas que presenta este tipo de energía es su carácter renovable, no contamina y gracias al ciclo del agua se puede considerar inagotable.

El uso más frecuente de la energía hidráulica es para producir electricidad.

¿Cómo funciona una central hidroeléctrica?

  1. Acumulación de agua: las presas acumulan gran cantidad de agua dentro del embalse. En ese momento la energía del agua se está almacenando en forma de energía potencial, un tipo de energía que depende de la altura.
  2. Apertura de la esclusa: en el momento en el que se deja correr el agua y, por acción de la gravedad, se transforma la energía potencial de agua en energía cinética.
  3. Movimiento de la turbina: el flujo de agua transfiere esa energía cinética, debida a su movimiento, a la turbina de la central hidroeléctrica haciendo que gire.
  4. Acción del generador: el movimiento de la turbina activa el generador que es capaz de transformar la energía mecánica en energía eléctrica  por acción de un campo magnético.
  5. Cambio de voltaje en el transformador: tras la producción de la energía eléctrica esta se conduce a un transformador para aumentar su voltaje. Así, se puede transportar la energía desde la central hasta los distintos puntos de suministro.

Conexión a la red eléctrica: una vez que la energía eléctrica sale de la central hidroeléctrica se conecta a la red eléctrica para ser transportada y distribuida a los diferentes consumidores finales.

Se cuentan con diferentes tipos de centrales hidroeléctricas como los son:

  • Microcentrales (1 Mw)
  • Minicentrales (1 Mw a 10 Mw)
  • Centrales de gran potencia (Mayores a 10 Mw)
  • Centrales filo de agua o de agua fluyente: se sitúan en la orilla de un río para aprovechar el flujo y generar energía. Funcionan de manera continua ya que no pueden almacenar el agua como lo hacen las centrales de embalse.
  • Centrales de embalse: son las que se sitúan en la parte baja de un embalse. Utilizan el agua almacenada y el caudal controlado que pasa por la turbina para generar la electricidad. Son el tipo de centrales más frecuente porque pueden producir energía de manera constante durante todo el año.

En México contamos con 60 hidroeléctricas de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) que aportan una capacidad efectiva total de 12,125  MW que solo representa el 17% de la producción de electricidad en el país.  La CFE cuenta con 15 centrales hidroeléctricas de gran escala, ubicadas en los ríos Grijalva (Chiapas), Balsas (Guerrero-Michoacán), Santiago (Jalisco-Nayarit), Huites (Sinaloa), Mazatepec (Puebla), Papaloapan (Oaxaca-Veracruz) y Zimapán (Hidalgo-Guerrero), además de 10 de mediana escala y 35 mini hidroeléctricas.

El gobierno mexicano está centrado en aumentar la capacidad hidroeléctrica mediante la rehabilitación y modernización de los activos existentes de la CFE. Así que México se enfrente a una transformación energética que busca reducir su dependencia de los combustibles fósiles y promover el uso  de  energías renovables, en México la energía hidráulica es de las más importantes con casi  un siglo utilizándose desde la primera hidroeléctrica de Ixtapantongo en valle de bravo en 1944.

El gobierno de México inició un programa de mantenimiento, modernización y en algunos casos repotenciación de las centrales hidroeléctricas de la CFE, con el objetivo de:

  • Optimizar el aprovechamiento del recurso hidráulico.

México cuenta con varios ríos de gran caudal, como el Río Grande, el Río Colorado y el Río Usumacinta, que pueden aprovecharse para la generación de electricidad. 

A pesar de ser una energía sustentable tiene algunos retos como lo son el impacto al medio ambiental, estos proyectos pueden traer cambios significativos en el medio ambiente, incluyendo el desplazamiento de comunidades locales y la pérdida de biodiversidad. Otro reto es el coste de los proyectos hidroeléctricos, estos proyectos a gran escala requieren de una gran inversión.  

Pero es importante tener en cuenta las ventajas de esta energía renovable, como son los bajos costos de producción de energía, no emite gases contaminantes, que son la gran causa del calentamiento global, que es aún más preocupante y sobre todo que es una energía segura.

 

 

Objetivo

Saber cómo funciona la energía hidroeléctrica, que tan eficiente es y si es una opción en México para combatir el cambio climático.

 

Justificación

Estoy interesado en conocer más sobre las energías renovables, en cómo es que funcionan y sus beneficios ante el cambio climático. En particular la Energía Hidroeléctrica.

Hipótesis

Si yo realizo una investigación de la energía Hidroeléctrica podré conocer cómo funciona y si es una opción de energía saludable para el planeta, entonces podré difundir esta información y concientizar sobre su uso y combatir el cambio climático.

Método (materiales y procedimiento)

El método que yo implemente fue la investigación de información en diferentes páginas como Naciones Unidas en donde obtuve información de que son las energías renovables, que son aquellas energías limpias que se obtienen de fuentes naturales como lo son el agua, el sol o el viento, estos recursos son abundantes y se reponen más rápido de lo que pueden consumirse y lo más importante son energías que no producen gases de efecto de invernadero que afectan enormemente al cambio climático. 

En la página de National Geographic que es otra de mis fuentes de información pude conocer qué son los combustibles fósiles, estos son el carbón, petróleo y gas natural, estos materiales son ocupados desde el pasado hasta la actualidad  para obtener energía, esta acción se obtiene por medio de la quema de estos combustibles, esto se sigue haciendo por sus bajos costos y representan el 71% de la producción de energía del mundo y son el mayor contaminante de nuestro planeta por todas las emisiones que desprenden al ser quemados.

Después de entender que son las energías renovables y los combustibles fósiles, me di a la tarea de buscar información y conocer la  energía Hidroeléctrica, una energía limpia y renovable, en páginas como endesa y naciones unidas pude encontrar que la energía hidráulica es aquella que aprovecha el movimiento del agua cuando se eleva y cae de forma pronunciada para obtener energía o utiliza la fuerza de los ríos.

Un dato importante e interesante es dar a conocer que en la actualidad la energía hidroeléctrica es la principal energía utilizada en el sector renovable para obtener electricidad ya que puede trabajar las  24 hrs.

En los canales de youtube de endesa o CFE pude conocer y observar como es el funcionamiento de una central Hidroeléctrica.

1- Acumulación de agua: en las presas se almacena agua en el embalse (energía potencial).

2- Apertura de las esclusas: es cuando se deja correr el agua (energía potencial a energía cinética).

3- Movimiento de turbinas: el agua mueve las turbinas y éstas giran.

4- acción del generador: las turbinas activan el generador, que transforma la energía mecánica en electricidad.

5-  Se cambia el voltaje en un transformador.

6-  Se conecta a la red eléctrica y se distribuye a la población. 

En datos de la Comisión Federal de Electricidad, encontré que contamos con 60 Hidroeléctricas que son operadas por ellos, estas aportan aproximadamente el 12% de la generación de electricidad en México.

De las cuales 15 centrales hidroeléctricas  son a gran escala, 10 de mediana escala y 35 mini hidroeléctricas, todas ellas con un tiempo estimado de uso de 50 años. sin olvidar que pueden ser sometidas a modernizaciones y alargar su vida de uso.

Nuestras Hidroeléctricas más importantes son Infiernillo, La Yesca y El Cajón.

En la página del OISE (observatorio de inteligencia del sector energético) encontré datos interesantes en donde nos hablan de la transformación que está teniendo méxico para reducir su dependencia de los combustibles fósiles, el Gobierno Federal inició un programa de mantenimiento, modernización y en algunos casos repotenciación de las centrales Hidroeléctricas en México, para así aumentar su producción, además se esperan estudios y evaluaciones para la construcción de 16 minihidroeléctricas en estados como Michoacán, Chiapas y Nayarit. 

Analizando la información obtenida en distintas páginas y artículos de revistas del gobierno federal tuve la oportunidad de analizar ventajas y desventajas de la energía hidroeléctrica.

Ventajas:

  • Energía barata: una vez amortizados los costos de construcción, la producción de energía eléctrica es a bajo costo.
  • Permite la planificación: aunque depende de los cambios del clima ya que depende del ciclo del agua, con una correcta gestión se puede planificar a largo plazo.
  • Es una energía limpia y sostenible: una producción libre de gases de efecto invernadero grandes causantes del calentamiento global.
  • Alta seguridad: hablamos que en estas centrales el agua se utiliza con “combustible” así que esto las hace muy seguras a comparación de otras centrales eléctricas. 

Desventajas: 

  • Los costos de construcción son elevados, pero la vida de producción puede ser de hasta 50 años y se mejora con mantenimiento y modernización. 
  • Dependencia climatológica: con sequías o crecidas de ríos se puede ver afectada la producción.
  • Cambios en el entorno: con la construcción se puede ver afectada la población ya que tienen que desplazarse y pérdida de biodiversidad.  

 

 

Galería Método

Resultados

Con esta investigación obtuve una gran cantidad de  información de un tema que no conocía, de la cual aprendí que es una central hidroeléctrica,  cómo funcionan  y cuál es su aportación en beneficio del planeta.

Aprendí de la importancia que tienen las energía renovables en la actualidad para combatir el cambio climático y el papel tan importante que juegan los países como México en esta lucha, encontre los trabajos y esfuerzos que se están efectuando ahora ( que aún no son suficientes ).

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Con este trabajo concluyo que la energía Hidroeléctrica tiene un gran potencial, al igual que México en utilizarla. Se puede emplear si se hace con armonía con el medio ambiente para así reducir el impacto medioambiental, social y cultural que pueda ocasionar.

Una central hidroeléctrica funciona con el movimiento del agua, en el embalse se encuentra en energía potencial, después se abren las compuertas de la presa y la deja caer transformándola en energía cinética, el agua cae en las turbinas provocando su movimiento y activando los generadores que transforman la energía mecánica a energía eléctrica, luego pasa a los transformadores en donde se aumenta su voltaje y se conecta a la red eléctrica.

Pero sería importante analizar que tan grave es la construcción de más hidroeléctricas  , comparado con todo el daño que ya estamos ocasionando con el uso de combustibles fósiles, si se realiza de forma seria y con vista a nuestro futuro.

Bibliografía

https://www.un.org/es/climatechange/what-is-renewable-energyhttps://www.nationalgeographic.es/medio-ambiente/explicacion-que-son-combustibles-fosileshttps://www.acciona.com/es/energias-renovables/?_adin=02021864894https://www.endesa.com/es/la-cara-e/energias-renovables/energia-hidraulicahttps://youtu.be/hCrKi6JvfV8?si=h82QASZ8s_LgE-_-https://youtu.be/liatNE8R5us?si=U_G8tdVPy8JeN77fhttps://youtu.be/Jdmfcl119_o?si=QKGoAtDkY7YzoGaYhttps://youtu.be/GwCeC0pupd8?si=IQ6LtzI9SJep6fnWhttps://app.cfe.mx/Aplicaciones/OTROS/Boletines/boletin?i=2482https://www.bbva.com/es/sostenibilidad/descubre-que-es-la-energia-hidraulica-y-como-se-genera/mta.gob.mx/biblioteca/libros/Potencial-Hidroelectrico-Mexico-1era-Parte.pdfhttps://biblat.unam.mx/hevila/Geotermia/2013/vol26/no1/10.pdfhttps://geocomunes.org/Visualizadores/SistemaElectricoMexico/

 

Summary

Currently we have renewable energies, these energies are those that are derived from natural sources such as the Sun, wind or water.

This energy generation does not emit pollutants like fossil fuels, which are mostly used to obtain energy. A major part of these fossil fuels cause global warming.

So I took on the task of researching other electric power alternatives that were more empathetic to the earth and came up with hydropower.

 

Hydroelectric energy is a type of energy that takes advantage of the movement of water, allowing electricity to be obtained thanks to the use of the kinetic and potential energy of currents or waterfalls.

One of the greatest advantages of this type of energy is its renewable nature, it does not pollute and thanks to the water cycle it can be considered inexhaustible.

In Mexico, we have 60 hydroelectric plants of the Federal Electricity Commission (CFE) that provide a total effective capacity of 12,125 MW, which only represents 12% of the countrys electricity production.

It is important to emphasize the transformation that Mexico is undergoing to reduce its dependence on fossil fuels. The Federal Government initiated a program of maintenance, modernization and in some cases repowering of hydroelectric plants in Mexico, in order to increase their production, in addition to studies and evaluations for the construction of 16 minihydroelectric plants. But even so, it is not enough. I believe that efforts must continue to be made for the construction of more renewable energy stations.

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Currently we have renewable energies, these energies are those that are derived from natural sources such as the Sun, wind or water.

This energy generation does not emit pollutants like fossil fuels, which are mostly used to obtain energy. A major part of these fossil fuels cause global warming.

So I took on the task of researching other electric power alternatives that were more empathetic to the earth and came up with hydropower.

 

Hydroelectric energy is a type of energy that takes advantage of the movement of water, allowing electricity to be obtained thanks to the use of the kinetic and potential energy of currents or waterfalls.

One of the greatest advantages of this type of energy is its renewable nature, it does not pollute and thanks to the water cycle it can be considered inexhaustible.

In Mexico, we have 60 hydroelectric plants of the Federal Electricity Commission (CFE) that provide a total effective capacity of 12,125 MW, which only represents 12% of the countrys electricity production.

It is important to emphasize the transformation that Mexico is undergoing to reduce its dependence on fossil fuels. The Federal Government initiated a program of maintenance, modernization and in some cases repowering of hydroelectric plants in Mexico, in order to increase their production, in addition to studies and evaluations for the construction of 16 minihydroelectric plants. But even so, it is not enough. I believe that efforts must continue to be made for the construction of more renewable energy stations.

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography