Micro-Central Hidroeléctrica Casera

 

En este artículo trataré algo práctico y útil. (Al menos a mi me lo parece)

Desde que curse una serie de asignaturas como energías renovables, Máquinas Hidráulicas o planificación energética, comenzó a surgir en mí la idea de alimentar mi posible casa  o mansión del futuro (soñar es gratis dicen) con algún tipo de energía renovable y sostenible utilizando la energía del universo y mi ingenio para proporcionarme luz, calor y carga en mi portátil para ver Netflix.

Durante un gran tiempo pensé en la energía solar para alimentar mi hogar, el sol produce mas energía en un segundo que la tierra en un año. Bien aprovechado, con suficientes placas fotovoltaicas y usando quizá colectores de placa plana para producción de agua caliente sanitaria podría ser un puntazo.

El problema es el pobre rendimiento de estas placas, en torno al 20%, de 100 posibles watios de potencia eléctrica solo se producen al final 20, esto es debido a que la capacidad de la células solares de transformar la energía de los fotones del sol en energía eléctrica sumada a perdidas producen ese pobre rendimiento.

Aún así es una opción loable y prácticamente la única si vives en un piso, en cuyo caso tendrás que tener el permiso del resto de vecinos para colocar las placas.

Estas ideas o proyectos  que comentaré a continuación están más pensadas para casas aisladas individuales.

Hablaré de la implantación de una micro central de generación eléctrica con placas fotovoltaicas en otra ocasión, pero en este caso, voy a enfocar el tema en otra forma de energía, la forma de energía más antigua que conoce el hombre para generar trabajo, la hidroeléctrica.

Una energía que pese a ser renovable se trata por separado en los balances de energía de países o lugares por representar un enorme porcentaje de la energía eléctrica generada en el mundo.

Además tiene un rendimiento eléctrico del 90% y mayor, nada que ver con el de las placas solares.

Bien, todo correcto. La pregunta ahora es que se necesita para generar energía eléctrica a partir del agua.

Bueno, pues una diferencia de altura. Física de la E.S.O amigos.

Si yo tengo 1 litro de agua a 1 metro de altura, ese agua contiene una energía potencial. Sí la dejo caer, su energía potencial se va transformando en cinética a medida que cae.

Bien, pues a un señor hace muchos siglos se le ocurrió que si ponía una rueda con cucharitas que fuera movida por este chorro de agua que cae o por la corriente de un río lograría convertir esa energía cinética en energía mecánica de rotación y usarlo para por ejemplo triturar grano y no dejarse la espalda haciéndolo él.

Ahora cambia lo de unir ese eje a un brazo que triture grano y únelo a un alternador, una máquina eléctrica que basándose en principios del electromagnetismo transforma la energía mecánica de rotación en energía eléctrica ( si haces girar una parte móvil embobinada que llamaremos rotor en un campo magnético fijo que llamaremos estator se producirá  una fuerza electromotriz que generará electricidad.) Darle las gracias a Tesla al salir.

Entonces, ¿qué se necesita para producir electricidad para mi casa y mandar al carajo a por flores a las compañías eléctricas?.

 

Vayamos por partes, primero necesitamos un hidrogenerador, es decir, una turbina hidráulica que unida a un alternador transforma un caudal de agua entrante en rica electricidad alterna.

Es un cacharro con álabes que giran por la entrada de un caudal de agua y al girar hacen girar un eje, ese eje va conectado a un alternador como ya dijimos antes.

Existen muchos tipos de turbinas hidráulicas pero para este caso creo que lo mejor es usar una turbina Turgo y un generador eléctrico que ira en consonancia con la potencia eléctrica que queramos obtener, el caudal de agua de que disponemos y nuestro salto de agua. (más caudal, más altura o un generador con más vueltas de bobina rotórica es igual a más potencia final)

Aquí dejo un cuadro de potencias eléctricas con cada tipo de turbina. Es cuestión de buscar una que se adapte a nuestras necesidades:

Por aquí va una foto de una Mini turbina hidráulica con generador, la de este ejemplo se regula automáticamente para acumular energía en baterías de 12V (0.8 kW), 24V (1.2kW) o 48V (1.5kW). y se monitoriza  mediante un regulador de carga.

El tema es que esa corriente alterna la necesitamos reducir a 20-24 V mediante un transformador, aquí tenéis la imagen de uno, si os hace ilú os enseñaré en otro artículo como construiros uno.

Ahora tenemos corriente alterna a 20-24 V, exacto, alterna, necesitamos rectificarlo, es decir, transformarla de alterna a continua, pues una parte de la energía irá a unas baterías, para regular la energía sobrante y poder usarla para calentarnos agua caliente o para venderla.

El tema es que las baterías y demás aparatos solo entienden la energía continua y por eso es necesario rectificarla mediante un puente de diodos.  Puedes comprar uno o hacerte uno soldando cuatro diodos y un condensador de la siguiente manera (cuestan unos céntimos):

 

El dúo tranformador-rectificador estais hartos de verlos, el cargador de vuestro móvil, la cajita esa que conectas al enchufe es uno, por ejemplo.

Ahora necesitáis un controlador, un chirinbolo que dirige la energía sobrante (cuando se produce más de lo que se consume) a unas baterías o, en el caso de que estén completamente cargadas, a un calentador de agua o unas resistencias reguladoras.

y ya por último necesitais un ondulador para volver a transformar la corriente continua en alterna. Obteniendo finalmente una corriente alterna a 220 V ( tensión de red) y 50 hz. (60 si estas en América)

Vale, este cuarteto chachi para transformar la electricidad en algo potable para nuestra casa lo puedes hacer de forma individual o unificarlo en un cuadro eléctrico que contenga todos estos elementos, así como fusibles de seguridad para una protección total de los aparatos de la instalación y de interruptores a la entrada del cuadro, proveniente del generador, y a la salida, a consumo.

El voltímetro indica la tensión en bornes de la batería, mientras que, el amperímetro hace referencia a la intensidad total generada en corriente continua.

Algo así vamos:

Este cuadro también debe contar con una toma de tierra para asegurar protección absoluta.

Para no liaros más os dejo este esquema de la micro-central.

Las baterías sirven para dotar de autonomía al sistema. Si un día el suministro de agua falla por lo que sea, ahí tenemos energía en baterías preparadas, además se pueden utilizar cuando requieras más potencia de la que es capaz de suministrar el hidrogenerador. Este estado de sobre consumo sólo se podrá mantener durante un periodo limitado de tiempo que dependerá de la capacidad de las baterías.

El tamaño de estas baterías debes seleccionarlo dependiendo de la autonomía que requieras.

Realmente lo básico para que esto funcione es el hidrogenerador pero el sistema de control y transformación nos permiten tener un sistema que se autorregula, que es autónomo, dota de seguridad y podemos usar para calentar el agua de la casa por ejemplo. Yo te lo recomiendo vamos.

En resumen, con un caudal de agua, ya sea un flujo de agua de una tubería, un río o riachuelo o una caída de agua. ( un depósito de agua a una altura que deja caer el agua a través de una tubería que empalma por el medio con el hidro-generador) Eso puede ser todo o puedes ser un chico listo y crear un sistema cerrado con una bomba hidráulica realimentando para siempre el sistema.

Además las bombas requieren de poca energía para funcionar y no son caras. Dejó aquí un esquema hecho por mí de como quedaría el tinglado:

Ya tenemos de esta manera un sistema de realimentación de agua que genera energía 24/7, queda el sistema completo de la siguiente manera: (El esquema esta hecho a mano porque no encontré nada que me convenciera en Internet)

En otras entradas, si esto interesa, puedo explicaros paso a paso como construir cada parte, desde la turbina, pasando por el generador, el sistema de control (el cuarteto tranformador-rectificador-controlador-ondulador), baterías para acumular el exceso de energía y el acumulador para el agua caliente.

De todas maneras, si vais a hacer una central micro-eléctrica para alimentar vuestra casa os recomiendo no ser ratas y tirar algo de bolsillo para comprar los componentes necesarios, es una inversión inicial que vale la pena.

En una segunda parte podemos hablar de números (caudales, potencias, voltios, amperios…) pero sobretodo de costes y su comparación con un sistema tradicional de suministro de electricidad.

Sea como fuere,  a mi juicio, no hay nada como usar tu ingenio para producir la energía de tu vida.

Quizá sea por mi personalidad nihilista e idealista, pero siempre prefiero seguir la filosofía de Juan Palomo. Yo me lo guiso, yo me lo como.

Todo en este universo es energía, energía que se transforma de una forma a otra. El día que la energía se agote o más bien no sea posible aprovecharla se acabara todo. (Muerte termodinámica del universo)

El caso es que yo prefiero usar la energía que el universo me regala todos los días para alimentar mis necesidades y mi hogar que necesitar que otros lo hagan por mí y depender de sus impuestos y de sus subidas y bajadas de precio.

Para más información, entrar en detalle en la construcción técnica y económica y otras preguntas nos veremos en otra parte hipotética que haré si este artículo interesa. Sea cual sea el motivo, a mi me da igual pero te quiero igualmente.

Nos vemos.

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2 comentarios sobre “Micro-Central Hidroeléctrica Casera

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  1. Esta muy guapo el artículo, me flipó. Lo de que las placas fotovoltaicas generen sólo el 20% de su energía en energía útil es algún tipo de límite en la ciencia o es que interesa, a las eléctricas me refiero, no invertir ahí?

    1. No, es problema de la tecnología en sí.
      Hay formas de obtener energía eléctrica a partir de otras más eficientes y menos.
      En el caso de las placas fotovoltaicas tratan de convertir la energía de un fotón en electricidad debido a las propiedades de semiconductor del silicio. Aplicando una corriente en sentido contrario se produce una diferencia de potencial que produce una corriente eléctrica.
      El caso es que la capacidad de las placas actuales de lograr esta conversación de energía del fotón en electricidad es baja, 20%.
      Por ahora creo que solo lograron llegar a un 22 %. Siguen intentando mejorar la eficiencia de la tecnología.

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