La energía hidráulica es un tipo de energía cuya obtención se basa en aprovechar la caída del agua desde una cierta altura donde el agua tiene energía potencial que durante la caída va convirtiéndose en cinética al almacenarse de manera que el agua acumulada accione unas turbinas hidráulicas o ruedas hidráulicas cuya rotación transmite la energía a un generador en el que se convierte en energía eléctrica.
Este tipo de energía está comprendida dentro del grupo de las energías renovables, es decir, forma parte de aquellos recursos que provienen de la naturaleza y son inagotables. Se trata de un recurso natural que se puede obtener en aquellas zonas donde hay suficiente cantidad de agua disponible y además, el agua utilizada en el proceso es finalmente devuelta a los ríos y mares. La obtención de este tipo de energía pueda causar un impacto ambiental negativo en ocasiones dado que para generarla es necesaria la construcción de presas, embalses y pantanos que que alteran el ecosistema fluvial.
Aun así, se trata de una de las fuentes de energía más rentables (alrededor del 20% de la energía que usamos es de este tipo), aunque cabe decir que está muy desigualmente repartida, dependiendo de las precipitaciones de cada zona. Las ventajas de su utilización, su coste asequible y el bajo mantenimiento que precisan las centrales una vez estén en funcionamiento superan en gran medida a los inconvenientes generados. Aunque el coste puede sí ser un obstáculo en aquellos lugares donde existen otros métodos más baratos de obtención de energía tales como el carbón y el petróleo, sin embargo, las consideraciones medioambientales hacen que se centre la atención en esta fuente de energía.
Las centrales hidroeléctricas se clasifican en diferentes tipos, en primer lugar, según su régimen de flujo:
Centrales de agua fluente o de pasada: son construidas en los lugares en que la energía hidráulica debe ser aprovechada en el momento en que se dispone de ella, para poner en marcha las turbinas hidráulicas. Este tipo de energía hidráulica requiere un caudal estable y suficiente para garantizar la potencia necesaria durante el año. Sin embargo y dado que no cuentan prácticamente con reserva de agua, el caudal oscila según la estación del año. En la temporada de precipitaciones abundantes, obtienen su potencia máxima, y dejan pasar el agua excedente. Durante la época seca, la potencia disminuye en función del caudal, llegando a ser casi nulo en algunos ríos en las épocas más calurosas. Su construcción se realiza mediante presas sobre el cauce de los ríos, para mantener un desnivel constante en la corriente de agua.
Centrales con embalse de reserva: son aquellas en las que es posible graduar la cantidad de agua que pasa por las turbinas. Dicha cantidad depende del volumen de agua acumulada que se obtiene a través de grandes lagos o de pantanos artificiales, conseguidos mediante la construcción de presas. El embalse es capaz de almacenar los caudales de los ríos afluentes, logrando elevadas cantidades de reservas en ocasiones. Este agua es utilizada según la demanda, a través de conductos que la encauzan hacia las turbinas. Dentro de este tipo de centrales podemos distinguir:
1. Las centrales de regulación: son aquellas que disponen de la posibilidad de almacenar volúmenes de agua en embalses lo que representa periodos más o menos prolongados de aporte de caudal. Estas centrales realizan un gran papel en situaciones de bajos caudales, si se utilizan de modo adecuado para la producción, ya que el almacenamiento es continuo. Se adaptan bien para cubrir horas punta de consumo.
2. Las centrales de bombeo: disponen de dos embalses situados a diferente altura. En horas punta de consumo funcionan como una central hidroeléctrica normal, es decir, el agua del embalse superior pasa por las turbinas, produciendo energía eléctrica, y se almacena en el embalse inferior. En las horas de consumo más bajo el agua almacenada en el embalse inferior es bombeada hacia el superior para iniciar de nuevo el ciclo.
En una instalación hidroeléctrica de bombeo las turbinas se convierten en bombas aspirantes que funcionan con la energía nocturna, marginal y a bajo precio que las centrales térmicas producen en horas de baja demanda dado lo costosa que resultaría su parada. El agua es bombeada y embalsada para volver a producir energía en los momentos más favorables para la explotación conjunta del sistema.
Aunque lo habitual es que esta centrales bombeen el agua entre dos embalses a distinta altura, existe un caso particular el de las llamadas centrales de bombeo puro donde el embalse superior se sustituye por un gran depósito cuya única aportación de agua es la que se bombea del embalse inferior.
También dentro de las centrales hidroeléctricas, dependiendo de la altura del salto disponible, se puede distinguir entre tres tipos:
Centrales de alta presión: dentro de este grupo se incluyen aquellas centrales en las que el salto hidráulico es superior a los 200 metros de altura, suelen encontrase situadas en zonas de alta montaña, y aprovechan el agua de torrentes, por medio de conducciones de gran longitud. Los caudales desalojados son relativamente pequeños, unos 20 m3/s por máquina.
Centrales de media presión: se consideran de este tipo aquellas que poseen saltos hidráulicos de entre 20 y 200 metros aproximadamente, podemos encontrarlas en valles de media montaña y su funcionamiento depende de su proximidad a embalses o pantanos. Utilizan caudales relativamente altos, unos 200m3/s por turbina.
Centrales de baja presión: dentro de este sector se agrupan aquellas cuyos saltos hidráulicos son inferiores a 20 metros. En este caso las máquinas funcionan con un elevado caudal que puede superar los 300m3/s.
En este análisis de la energía hidráulica no puede faltar el citar la energía mareomotriz que es aquella que aprovecha el efecto de las mareas para producir energía. Su importancia es debida a la amplia superficie que ocupan mares y océanos, sin embargo se necesitan unas ciertas condiciones para su obtención que se realizará en zonas costeras donde la marea es amplia y la orografía permite la construcción de presas que cortan la entrada y la salida de la marea en una bahía.