Ante los desafíos del cambio climático y la transición energética, la hidroelectricidad se reinventa. En el INP de Grenoble – UGA, varios laboratorios exploran formas innovadoras de adaptar esta histórica forma de energía a las demandas del siglo XXI.
Considerada desde hace tiempo como una tecnología madura, la hidroelectricidad está experimentando un resurgimiento. En Francia, ya se han equipado grandes emplazamientos y las presas se utilizan ampliamente. El potencial de desarrollo reside ahora en una escala menor, con microcentrales. Instaladas en ríos de bajo caudal, permiten la producción local de electricidad, sin necesidad de grandes infraestructuras de producción y transmisión. Sin embargo, presentan nuevos desafíos técnicos: caudales bajos, saltos limitados y condiciones de operación muy variables.
Los equipos de LEGI* y CREMHygG** están diseñando turbinas a medida para este fin, optimizadas mediante simulación numérica y pruebas físicas de laboratorio. El objetivo es mantener una alta eficiencia energética a pesar de las fluctuaciones de los parámetros, a la vez que se reducen las pérdidas de línea y se aumenta la resiliencia de la red.
Infraestructuras más flexibles y seguras
Además de las microcentrales, la investigación también se centra en la adaptación de las instalaciones a gran escala a las demandas de la matriz energética. Con el auge de la energía solar y eólica, se recurre cada vez más a las centrales hidroeléctricas para compensar la intermitencia. «Antes, una turbina arrancaba una vez al día. Hoy, puede activarse una docena de veces», explica Frédéric Dufour, investigador del laboratorio 3SR*. Estos frecuentes arranques, fuera del rango óptimo de velocidad, exigen el diseño de turbinas más flexibles. Los investigadores trabajan en la forma de las palas, el número de álabes y la arquitectura de los motores para garantizar una buena eficiencia en un amplio rango operativo.
Al mismo tiempo, la seguridad de la planta se está convirtiendo en un tema cada vez más delicado para una flota envejecida, especialmente ante riesgos sísmicos o riesgos asociados a nuevos regímenes de inundaciones. El laboratorio 3SR desarrolla sofisticados modelos numéricos para simular el comportamiento de las presas en situaciones extremas. Se llevan a cabo campañas de medición, en particular en el marco de la cátedra industrial Pereniti, que condujo a la instrumentación de la presa de Saint-Guérin. Entre las innovaciones que se están estudiando se encuentra la instalación de compuertas de seguridad diseñadas para aumentar la capacidad de retención de agua, garantizando al mismo tiempo la seguridad de la estructura.
Hacia una energía hidroeléctrica inteligente
La hibridación de fuentes de energía también genera nuevas oportunidades. G2Elab* explora la combinación de energía hidroeléctrica y fotovoltaica. En masas de agua artificiales, paneles solares flotantes producen electricidad durante el día, mientras que el agua se almacena para ser turbinada por la noche. Este enfoque complementario está alcanzando la fase de industrialización, especialmente en la planta de Le Cheylas, en los Alpes, donde se está diseñando una central eléctrica de bombeo (STEP) de EDF para equiparla con un sistema fotovoltaico flotante.
Finalmente, las tecnologías digitales están transformando la forma en que mantenemos nuestras instalaciones. En colaboración con GIPSA-lab*, los investigadores están desarrollando herramientas de análisis predictivo utilizando datos recopilados por sensores (presión, temperatura, fugas, vibraciones, etc.). La inteligencia artificial se utiliza para identificar señales débiles de degradación antes de que se produzcan daños. Simultáneamente, se están desarrollando enfoques de fiabilidad en el marco de la Cátedra Medelia (Spretec, filial de Artelia), que se centra en la resistencia mecánica de grandes estructuras metálicas, en particular las compuertas de las esclusas de la Compagnie Nationale du Rhône.
En la intersección de la ingeniería civil, la mecánica de fluidos, la electrónica de potencia y la ciencia de datos, la energía hidroeléctrica continúa innovando. Firmemente arraigada en la historia, ahora mira hacia un futuro decididamente sostenible y conectado.
Grenoble INP – UGA News. Traducido al español
