Reforma de antiguas Mini Centrales Hidroeléctricas

En la charla de Lillo del día 14/10/2021 surgió el tema de restauración de antiguas mini centrales hidroeléctricas como integrante de generación en una comunidad energética.

Las minicentrales hidroeléctricas no generan residuos contaminantes ni en el aire ni en el agua, su impacto medioambiental en la flora y en la fauna es limitado y su grado de erosión en la desembocadura es manejable. Pueden llegar a ser centenarias y necesitan muy poco mantenimiento. Además, adicionalmente, pueden combinarse para otros usos, como el riego, o servir de barrera de protección frente a las inundaciones, además de contribuir a la generación de empleo en los espacios rurales.

Pero si por algo son beneficiosas las minicentrales hidroeléctricas frente al resto de fuentes de energía es por su carácter de generación distribuida. Es decir, la ubicación de las unidades de producción renovables próximas de los puntos de consumo final permite eliminar las pérdidas al sistema de aproximadamente el 10% de la producción neta de electricidad.

En el siguiente artículo Gabriela König nos cuenta algunas experiencias:

Hay mucho potencial en antiguas centrales abandonadas y obsoletas
La Hidroeléctrica jugaba un papel principal en la electrificación de la humanidad que en su primera fase era descentralizada, por lo que hay una infraestructura considerable de antiguas centrales que quedan de esta época, de las cuales la mayoría pertenecen ahora al segmento de la Mini hidráulica, por estar por debajo de 10MW de potencia instalada.
Otras centrales se construyeron en la segunda parte del siglo pasado, cuando aun se contaba con mano de obra bastante económica en comparación al precio de la energía obtenida, con infraestructura y equipamientos que ya no pueden ser operados de forma rentable con los precios de personal y de las tarifas de hoy. La falta de eficiencia de las antiguas turbinas y su control, el exceso de mantenimiento, y el hecho que el caudal de diseño y los parciales ya no coinciden con la realidad hidrológica por el cambio climático, han hecho poco rentables estas instalaciones en su configuración original.
Actualizar estas instalaciones antiguas es una gran oportunidad, pero hay que saber como hacerlo de forma eficiente. Entre las ventajas que tienen las reformas de estas centrales encontramos que parte de los permisos aun pueden ser vigentes o recuperables, así como la infraestructura ser parcialmente válida. Otro punto a favor es que la población cercana suele estar vinculada histórica y sentimentalmente a la central, y se podrá esperar menos resistencias en la obtención o renovación de la concesión del agua y los permisos de obra y medioambiente que al hacerlo en ubicaciones nuevas. También la inversión será bastante menor al poder reutilizar parte de la infraestructura existente. 
Las reformas de antiguas Mini centrales Hidroeléctricas son un medio para reciclar materiales e infraestructuras existentes con un impacto mínimo, donde las tecnologías de hoy pueden sacar máximo provecho de una instalación antigua para generar nuevamente energía eléctrica de forma eficiente y limpia.
A tener en cuenta a la hora de reformar antiguas centrales
El primer paso, al encontrarse con una antigua central, es revisar los permisos y concesiones existentes, y las posibilidades de evacuar la electricidad a la red (punto y permiso de conexión). Después se debería estudiar la hidrología a través de datos existentes de producción, pero es importante contrarrestarlos con nuevas mediciones y un análisis de caudales disponibles diarios actuales durante las diferentes épocas del año (curva de caudales clasificados) en el lugar.
Curva de caudales clasificados MOLINO DEL CONDE, ES

De allí se debe revisar la infraestructura existente como canales, tuberías y casa de máquinas y analizar sus capacidades y resistencias para las cargas previstas durante la operación, ver las limitaciones y su posible deterioro. El análisis de la maquinaria existente debe evaluar la posibilidad de conseguir una operación eficiente en los rangos de caudales actuales, con un mínimo de personal y mantenimiento, para poder llegar a un proyecto económicamente eficiente y técnicamente seguro.
En el caso que sea necesario cambiar todo el equipamiento por uno nuevo, se debe disponer de un plano actualizado de la infraestructura existente para diseñar y optimizar la implantación con un mínimo coste en conjunto con el fabricante de las turbinas y sus propuestas. 
Como ya he comentado en varias ocasiones, cada inversión, material o decisión tiene que ser económicamente optimizado a la hora de rediseñar y reconstruir eficientemente un proyecto, ya que los mercados eléctricos de hoy no dejan mucho margen para decisiones equivocadas o costos no estrictamente necesarios. Por otro lado, es esencial no “ahorrar” dinero en infraestructuras demasiado débiles o equipamiento de baja calidad, ya que la mini hidráulica es un negocio a largo plazo, donde la falta de efectividad y longevidad de la infraestructura y los equipos electromecánicos ponen en peligro todo el proyecto económico a mediano plazo.
Al completar antiguas turbinas con una nueva y moderna, hay que tener en cuenta que la operación de varias turbinas en una casa de máquina solo garantiza una producción eficiente, si una PLC coordina la combinación óptima de las turbinas, conociendo las curvas de eficiencias parciales de las mismas, y coordinándolas según estos criterios, acorde al caudal que llega a la cámara de carga en cada momento. 
Ejemplo 1: Rehabilitación de un Molino de origen romano en España

La central MOLINO DEL CONDE, en Cuenca, España, fue un molino de origen romano, del cual existe una primera referencia escrita del 1250. En este lugar se construyó la primera Hidroeléctrica alrededor de 1900 para electrificar la zona e industrias locales, pero en los últimos años estuvo abandonada y sin uso ni equipamiento.
Un lugareño compró el terreno y rehabilitó la misma infraestructura para volver a producir electricidad con una turbina Crossflow de CINK Hydro-Energy desde julio del 2016. El inversor particular restauró con mucho cariño el edifico antiguo (foto arriba) que alberga ahora la nueva turbina Crossflow, el generador y su sistema de control automático con sistema SCADA que se alimenta como antaño de la cámara de carga antigua en la misma entrada al edificio. 
El azud original eleva unos 30cm una cascada natural y desvía parte del agua del río a través de un túnel en roca natural unos metros hacia la cámara de carga que se ubica justo delante de la casa de máquinas. 

Elección del equipamiento:
En este caso, por disponer de un salto bastante bajo de solo 8m, había técnicamente dos opciones de turbinas posibles: una turbina Kaplan de doble regulación o una turbina Crossflow. Para la turbina Kaplan 8m de salto está dentro de su rango óptimo, pero para la turbina Crossflow este salto está en el rango inferior de sus posibles aplicaciones, donde su eficiencia ya no es la óptima. Presentado al inversor dos ofertas técnicas y económicas de las dos turbinas, tenía que evaluar y decidirse entre la Kaplan, mas eficiente (+14kW) y 60.000€ más caro, con una obra civil bastante mas compleja y costosa, y la Crossflow, más sencilla en instalación, obra civil y mantenimiento y con un rango de caudal mas amplio:

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