¿Qué es la energía hidroeléctrica?
Se le conoce como energía hidroeléctrica aquella que se produce al transformar la fuerza del agua en energía eléctrica, lo anterior mediante la construcción de obras de infraestructura (ej. Presas y embalses) que tienen como objetivo extraer el máximo potencial de este recurso, el cual se considera renovable y libre de emisiones. La energía hidroeléctrica es probablemente el recurso de energía renovable más antiguo del mundo; sin embargo, su máximo desarrollo se presentó durante el siglo XX y hasta fines de ese siglo fue la única fuente de energía eléctrica renovable significativa.
La energía hidroeléctrica es una tecnología madura y ampliamente utilizada en México y Latinoamérica. En 2016, un total de 159 países en el mundo reportaron haber generado energía hidroeléctrica (Figura 1). La energía hidroeléctrica se encuentra entre las tecnologías más eficientes para la producción de energía eléctrica dentro de las demás tecnologías renovables, con una eficiencia promedio del 90%. La energía hidroeléctrica es altamente competitiva en costos en distintas regiones, por lo cual a nivel mundial la ha posicionado en relevancia como la tercera fuente más grande de generación de electricidad, justo detrás del carbón (39%) y el gas natural (22%), pero muy por delante de la nuclear (10%). En total, la generación por energía hidroeléctrica contribuyó con casi el 17% del suministro mundial de electricidad en 2016, lo que implica que más de mil millones de personas cubrieron su demanda de electricidad a partir de la generación hidroeléctrica.
¿Cómo funcionan las centrales hidroeléctricas?
El principio básico de la energía hidroeléctrica es utilizar la fuerza del agua al aprovechar la energía potencial o cinética del agua, moviéndola de elevaciones más altas a más bajas para impulsar las turbinas que generan la electricidad. Las centrales hidroeléctricas constan de tres elementos básicos: presa embalse y central eléctrica. Las presas hidroeléctricas con un gran embalse pueden almacenar agua durante períodos cortos o largos para satisfacer la demanda máxima de energía. Existen también presas más pequeñas para diferentes propósitos, como el uso nocturno o diurno, el almacenamiento estacional o las plantas reversibles de almacenamiento por bombeo, que pueden ser utilizadas tanto para el bombeo como para la generación de electricidad. Por otro lado, se han desarrollado otras opciones de aprovechamiento de energía hidroeléctrica que no cuentan con elementos como las presas y embalses, lo cual significa generar energía a menor escala, por ejemplo, a partir de una instalación diseñada para operar en un río sin interferir en su flujo. Estas opciones a pesar de generar energía eléctrica a una menor escala se consideran en la actualidad opciones rentables y viables por ser más amigables con el medio ambiente.
- Presa: es la obra civil de infraestructura. Entre sus características físicas destaca el contener o interrumpir el flujo natural del agua.
Embalse: es el área donde se almacena el agua. Para su configuración es importante considerar variables como el nivel del agua respecto a las variaciones climáticas estacionales y el volumen a almacenar.
Central eléctrica: es la obra donde están localizados los equipos de generación eléctrica. Las dos magnitudes básicas para definir una central hidroeléctrica son el salto y el caudal.
¿Cómo almacenar la energía hidroeléctrica?
Las plantas hidroeléctricas de almacenamiento incluyen una presa y un depósito específico para almacenar el agua, y liberarla más tarde cuando es necesario. El agua almacenada en los depósitos proporciona flexibilidad para generar electricidad al momento de mayor demanda. Existen depósitos muy grandes que pueden almacenar el flujo de entrada durante meses o incluso años, pero generalmente se diseñan para soportar el almacenamiento estacional, y que este a su vez sirva de soporte para suministrar agua durante las estaciones secas. En resumen, estas plantas pueden operar para proporcionar energía de carga base, con una mayor flexibilidad al apagarse e iniciarse con poca anticipación en función de la demanda del sistema eléctrico de cada país o región.
¿Cómo llega la energía eólica a nuestras casas?
En aerogeneradores de gran escala, una vez producida la energía esta es interconectada a la red eléctrica para su distribución. En aerogeneradores de pequeña potencia, su producción de energía puede ser utilizada para generación distribuida.
Relevancia de la energía hidroeléctrica en México
La energía hidroeléctrica sigue siendo la mayor fuente de energía renovable en México, representando alrededor del 60 por ciento del suministro de energía renovable del país. A mediados de 2018, aproximadamente el 17 por ciento de la capacidad instalada total del país era hidroeléctrica, lo que representa más del 10 por ciento de todas las fuentes de generación de electricidad. El país tiene una capacidad hidroeléctrica instalada de 12,598 MW (Figura 3) y un potencial hidroeléctrico económicamente factible estimado en 27,000 MW.
Para el año 2024, México espera suministrar el 35 por ciento de la generación de energía a través de energía limpia, un objetivo que aumentará al 50 por ciento para 2050. Estos objetivos ambiciosos contemplan un mayor desarrollo de la energía hidroeléctrica, que incluyen de igual modo el mantenimiento y la modernización de la infraestructura existente.
Ventajas y desventajas de la energía hidroeléctrica
- Reutilización: Se trata de un recurso procedente del agua de lluvia y, además, el agua empleada en el proceso puede volver a utilizarse.
- Duración: Las plantas hidroeléctricas tienen una larga vida útil.
- Sostenible: La energía hidroeléctrica ayuda a disminuir la emisión de gases de efecto invernadero.
- Flexibilidad: Los recursos hidráulicos favorecen la gestión de los picos de demanda energética al poder utilizar el agua embalsada (almacenada) de forma flexible.
- Control: Los embalses resultan especialmente útiles a la hora de regular el caudal de un río para evitar, por ejemplo, crecidas peligrosas.
- Costos: Aunque la inversión necesaria para la puesta en marcha de una central hidroeléctrica es alta —su desarrollo conlleva la construcción de pantanos, presas, canales, etc.—, los costos de explotación son bajos.
- Respaldo: Su flexibilidad operativa se presenta como complemento y respaldo esencial para el desarrollo de otras tecnologías renovables de generación intermitente como la solar fotovoltaica y la eólica.
Referencias
- Killingtveit, Anund (2019). Elsevier Inc. Dept of Civil and Environmental Engineering, Norwegian University of Science and Technology (NTNU), Trondheim, Norway
- International Renewable Energy Agency, IRENA (2017). Renewable capacity highlights.
- Reporte de Avances de Energías Limpias en la Matriz Energética, Primer semestre 2018, Secretaría de Energía (SENER), México.
