Energía hidroeléctrica de bombeo
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La producción hidroeléctrica disminuyó en 15 TWh (-0,4%) en 2021, situándose en 4 327 TWh a pesar del aumento de la capacidad. El descenso se debió a las sequías en varias partes del mundo. No obstante, la energía hidráulica sigue siendo la mayor fuente renovable de electricidad, generando más que todas las demás tecnologías renovables juntas. En el escenario de emisiones netas cero para 2050, la energía hidroeléctrica mantiene una tasa media de crecimiento anual de la generación de alrededor del 3% en 2022-2030 para proporcionar aproximadamente 5 700 TWh de electricidad al año. En los últimos cinco años, la tasa de crecimiento ha sido sólo un tercio de lo necesario, lo que indica la necesidad de redoblar los esfuerzos, especialmente para agilizar la concesión de permisos y garantizar la sostenibilidad de los proyectos. Las centrales hidroeléctricas deben ser reconocidas como una columna vertebral fiable de los sistemas energéticos limpios del futuro y recibir el apoyo correspondiente.
En 2021, la producción mundial de energía hidroeléctrica se redujo en 15 TWh (un 0,4 % menos), situándose en 4 327 TWh. El descenso de la generación se debió a las sequías persistentes en países ricos en energía hidroeléctrica como Brasil, Estados Unidos, Turquía, China, India y Canadá, que provocaron una utilización de la capacidad hidroeléctrica inferior a la habitual. Al mismo tiempo, las adiciones de capacidad en 2021 alcanzaron los 35 GW, un 50% más que la media de los cinco años anteriores. Sin embargo, las fuertes corrientes de aire continúan en 2022, lo que puede dar lugar a la continuación de una generación por debajo de la media. China fue responsable del 66% del crecimiento de la capacidad, gracias a la puesta en marcha de varios proyectos a gran escala. La actual cartera de proyectos indica la continuación del fuerte crecimiento en 2022, y luego una ralentización posterior debido al agotamiento de la disponibilidad de emplazamientos adecuados en los mercados hidroeléctricos más dinámicos, especialmente China.
Pros y contras de la energía hidroeléctrica
Figura 1: Evolución de la producción anual y la capacidad instalada de energía hidroeléctrica en Europa desde 2005 (según Hydropower & Dams World Atlas 2020). Potencial de generación y ampliación de la energía hidroeléctrica en los países de la región europea (según Hydropower & Dams World Atlas 2019).Figura 3: Caracterización de las centrales hidroeléctricas.Figura 4: Capacidad instalada en MW en construcción desde 2005 (según Hydropower & Dams World Atlas 2020).
La energía hidroeléctrica tiene una larga historia en Europa y en la primera mitad del siglo pasado contribuyó significativamente al desarrollo industrial y al bienestar en la mayoría de los países de Europa. En la actualidad, se generan casi 650 TWh en un año hidrológico medio, lo que equivale aproximadamente al 65% del potencial hidroeléctrico económicamente viable en Europa, incluida Turquía (Figura 1). Desde hace unos años, la producción anual de energía hidroeléctrica se estabiliza en torno a los 650 TWh y la capacidad total instalada en torno a los 230 GW. No obstante, cabe señalar que la producción anual de energía hidroeléctrica depende de la situación hidrológica de cada año.
¿Cómo funciona la energía hidroeléctrica?
El agua del lago Powell, uno de los mayores embalses del país, ha bajado tanto en medio de la sequía del Oeste que los funcionarios federales están recurriendo a medidas de emergencia para evitar el cierre de la energía hidroeléctrica en la presa de Glen Canyon.
La emblemática presa de Hoover, también en el río Colorado, ha reducido su caudal de agua y su producción de energía. California cerró una central hidroeléctrica en la presa de Oroville durante cinco meses debido al bajo nivel del agua en 2021, y las autoridades han advertido de que podría ocurrir lo mismo en 2022.
Estados Unidos tiene más de 2.100 presas hidroeléctricas en funcionamiento, con ubicaciones en casi todos los estados. Desempeñan un papel esencial en sus redes eléctricas regionales. Pero la mayoría se construyeron en el siglo pasado bajo un clima distinto al que afrontan hoy.
A medida que aumente la temperatura global y el clima siga cambiando, aumentará la competencia por el agua y tendrá que evolucionar la forma en que se gestiona el suministro hidroeléctrico dentro de las regiones y a través de la red eléctrica de Estados Unidos. Como ingenieros, estudiamos la producción hidroeléctrica del país a nivel de sistemas. He aquí tres aspectos clave que hay que comprender sobre una de las fuentes de energía renovable más antiguas del país en un clima cambiante.
Central hidroeléctrica
Fan Zhou: Escuela de Ingeniería de la Información y el Software Universidad de Ciencia Electrónica y Tecnología de China ; Liang Li: Escuela de Ingeniería de la Información y el Software Universidad de Ciencia Electrónica y Tecnología de China ; Kunpeng Zhang: Universidad de Maryland; Goce Trajcevski: Universidad Estatal de Iowa; Fuming Yao: China Energy Investment Co.; Ying Huang: China Energy Investment Co.; Ting Zhong: Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de China; Jiahao Wang: Jiahao Wang: Escuela de Ingeniería de la Información y el Software de la Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónicas de China; Qiao Liu: Escuela de Ingeniería de la Información y el Software de la Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónicas de China.