Estudio de viabilidad de una central hidroeléctrica de bombeo

Abstract

En este trabajo de fin de grado se va a llevar a cabo el desarrollo del estudio de viabilidad de una central hidroeléctrica de bombeo localizada en la comunidad autónoma de Cantabria. Este trabajo es la continuación del estudio: ‘Optimal location of hydraulic energy storage using geographic information systems and multi-criteria analysis’, realizado por docentes de la Universidad de Cantabria en el cuál, mediante un sistema de multicriterio, se asignan coeficientes a diversos aspectos fundamentales que deberá tener la zona donde se instale el aprovechamiento hidroeléctrico de bombeo. El Plan Nacional Integrado de Energía y Clima 2021-2030 (PNIEC), documento elaborado por el Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico, define la implicación de España con los objetivos climáticos acordados en el Acuerdo de París. En este PNIEC se busca la reducción de la emisión de gases de efecto invernadero en un 23% respecto a 1990, para ello se tratará sustituir el uso de combustibles fósiles por energías limpias y renovables. A raíz de esto, se pretende conseguir que un 74% de la generación eléctrica se produzca partiendo de energías renovables. Durante este trabajo se presentarán las cinco localizaciones del estudio con mejores condiciones para el desarrollo de una central hidroeléctrica de bombeo. Estas localizaciones escogidas mediante el método, ya mencionado, de multicriterio han sido valoradas tanto por el componente territorial como por el energético. Algunos de los aspectos valorados en la ejecución de este trabajo son: la distancia al recurso hídrico, el caudal del que se puede disponer, la diferencia de cotas entre embalses y la pendiente que formen entre ellos, también, la capacidad de almacenamiento de la localización señalizada y la distancia de las tuberías a instalar, etc. Posteriormente se seleccionará una localización entre las cinco mencionadas previamente y se desarrollará el estudio de viabilidad completo. Para el desarrollo del estudio de viabilidad se ha realizado un análisis de las posibles ubicaciones del embalse inferior para, posteriormente, calcular el volumen total que se va a poder almacenar en él. Una vez valoradas las distintas posibilidades de llenado de este embalse se ha optado por la opción más apropiada. Se contemplan en este estudio más aspectos que ya han sido comentados sobre el embalse inferior. Un análisis parecido se ha hecho sobre el embalse superior, analizando hasta qué cota es necesario llenar y calculando el volumen total. También se estudia desde qué cota se realizará la toma de agua y cómo se llevará a cabo esta. Aspectos como el cierre del embalse o cómo conseguir la estanqueidad han sido también objetos de estudio. Además, se han analizado las diferentes alternativas respecto a la selección del grupo turbina-bombeo y la potencia generada así conseguida. Calculando, también, el caudal que va a circular a través de las tuberías que conectan la sala de máquinas con los embalses y el propio diámetro de ellas. Finalmente se lleva a cabo una conclusión donde se reflejan todos los datos hallados previamente de este potencial aprovechamiento hidroeléctrico.

In this final degree project, the development of the feasibility study of a pumped hydroelectric power station located in the autonomous community of Cantabria will be carried out. This work is the continuation of a study ‘Optimal location of hydraulic storage using geographic information systems and multi-criteria analysis’ carried out by professors of the University of Cantabria, in which, through a multicriteria system, coefficients are assigned to various fundamental aspects that the area where the pumped hydroelectric use is installed must have. The Integrated National Energy and Climate Plan 2021-2030 (PNIEC), a document prepared by the Ministry for the Ecological Transition and the Demographic Challenge, defines Spain's involvement with the climate objectives agreed in the Paris Agreement. The PNIEC seeks to reduce the emissions of greenhouse gases by 23% compared to 1990, for this it will try to replace the use of fossil fuels with clean and renewable energies. Because of this, it is intended to achieve that 74% of electricity generation is produced from renewable energies. During this work, the five locations of the study with the best conditions of a pumped-storage hydroelectric plant will be presented. These locations chosen by the method of multicriteria have been valued both by the territorial component and by the energy component. Some of the aspects that have been assessed are the distance to the water resource, as well as the flow that can be available, the difference in levels between reservoirs and the slope they form between them, the storage capacity of the marked location or the distance of the pipes to be installed among other aspects. Subsequently, a location will be selected among the five previously mentioned and the complete feasibility study will be developed. For the development of the feasibility study, an analysis of the possible locations of the lower reservoir has been carried out, as well as, once decided, a calculation of the total volume that will be able to be stored in it. The different possibilities of filling this reservoir have been evaluated and the most appropriate option has been developed. Several other aspects have been commented on the lower reservoir. A similar analysis has been made on the upper reservoir, analysing until which level it is necessary to fill and calculating the total volume. It is also studied from what level the water intake will be made and how it will be carried out. Aspects such as the closure of the reservoir or how to achieve tightness have also been mentioned. In addition, the different alternatives regarding the selection of the turbine-pumping group and the power that will be generated through it have been analysed. Also calculating the flow that will circulate through the pipes that connect the engine room with the reservoirs and the diameter of them. Finally, a conclusion is carried out which reflects all the data previously found of this potential hydroelectric use.