Publicado: 10 de mayo de 2024
Colaboradores: Amanda McGrath y Alexandra Jonker
La energía hidroeléctrica es un tipo de energía renovable que utiliza la fuerza de las corrientes de agua para generar electricidad. La energía que generan las centrales hidroeléctricas es limpia, fiable y sostenible, lo que la convierte en una alternativa relevante de bajas emisiones de carbono frente a los combustibles fósiles en la lucha contra el cambio climático.
Para producir energía hidroeléctrica, la energía cinética del agua que fluye o cae se transforma en energía eléctrica mediante el uso de un generador. En términos simples, esto significa que el agua en movimiento hace girar las turbinas, lo que genera energía. Por ejemplo, la construcción de una presa en un río crea un embalse de agua almacenada. Cuando se necesita electricidad, las compuertas de la presa se abren y la gravedad arrastra el agua a través de una tubería que se llama tubería forzada. El agua que fluye empuja contra las palas de una turbina, haciéndolas girar. Esto permite que el generador conectado produzca electricidad. Al final, el agua vuelve al río al otro lado de la presa.
La energía hidroeléctrica, también conocida como energía hidráulica o energía del agua, es una fuente clave de producción de energía. Su capacidad ha aumentado más de un 70 % en los últimos 20 años y en 2020 fue la mayor fuente de energía con bajas emisiones de carbono, responsable de una sexta parte de la generación total de electricidad mundial.1
La energía hidroeléctrica suele valorarse por su renovabilidad y fiabilidad. Los combustibles fósiles (incluidos el carbón, el petróleo y el gas) son limitados, pero la energía hidroeléctrica se puede generar de forma indefinida sin agotar los recursos naturales de la Tierra. Otras fuentes de energía renovable, como la solar o la eólica, dependen de las condiciones meteorológicas; sin embargo, la energía hidroeléctrica se puede generar de manera constante durante todo el año.
Además, la energía hidroeléctrica se considera una fuente de energía limpia. Genera menos emisiones de gases de efecto invernadero (como dióxido de carbono, metano y otros) que la producción de energía basada en combustibles fósiles, lo que la convierte en una opción más sostenible a medida que las empresas, los países y las comunidades intentan mitigar los impactos del cambio climático. Las centrales hidroeléctricas suelen funcionar de forma más eficiente que las centrales de combustibles fósiles. Y algunos métodos de producción hidroeléctrica ofrecen oportunidades para almacenar el excedente de energía, lo que puede ayudar a mejorar la estabilidad de la red eléctrica y aumentar la capacidad eléctrica global.
La hidroelectricidad se puede generar a través de varios tipos de instalaciones que utilizan diferentes métodos para generar energía. Cada tipo tiene sus propias ventajas y desventajas, y depende de factores como la ubicación geográfica, las fuentes de agua disponibles y las necesidades específicas de energía.
La energía hidroeléctrica de embalse es el tipo más común de generación de energía hidroeléctrica. Depende de instalaciones de embalses o presas grandes, para almacenar el agua y liberarla a demanda a través de turbinas para generar electricidad.
Este tipo de energía hidroeléctrica favorece la generación de energía a gran escala. Las instalaciones de embalses almacenan grandes volúmenes de agua, lo que significa que pueden producir una cantidad significativa de energía eléctrica. Dado que el agua se almacena de manera estable, la energía hidroeléctrica de embalse se considera una fuente de energía fiable y predecible; sin embargo, en épocas de sequía, la generación de energía puede verse afectada.
La energía hidroeléctrica por bombeo implica mover agua entre estaciones situadas a diferentes elevaciones. Estas instalaciones extraen agua de una elevación más baja a una elevación más alta en épocas de baja demanda y la vuelven a soltar para generar electricidad en épocas de alta demanda.
Este tipo de central hidroeléctrica funciona como una batería, almacenando la energía generada por otras fuentes de energía (como la solar, la eólica y la nuclear) para su uso posterior. Estos sistemas de almacenamiento proporcionan una forma de equilibrar la carga dentro de la red. La energía almacenada se puede utilizar para satisfacer aumentos repentinos de la demanda o para compensar cuando las fuentes de energía renovable intermitentes (como la eólica y la solar) no producen lo suficiente. Pero encontrar lugares adecuados, con masas de agua a diferentes alturas, puede ser todo un reto.
Comúnmente conocidos como energía hidroeléctrica de pasada, los sistemas basados en desvíos requieren poco o ningún almacenamiento de agua. En su lugar, se utilizan el caudal y el desnivel natural de un río para generar electricidad renovable desviándolo a través de un canal o tubería forzada hacia las turbinas. Las centrales hidroeléctricas de desvío a pequeña escala suelen encontrarse en regiones montañosas, donde el desnivel natural del río proporciona un fuerte caudal para la generación de energía.
Estas instalaciones hidroeléctricas suelen tener una huella medioambiental menor que las instalaciones de embalses porque no requieren grandes depósitos y tienen menos impacto en los ecosistemas naturales. Pero también funcionan a menor escala, lo que significa que suelen generar menos electricidad. Y como dependen del caudal del río, pueden ser más variables, especialmente en regiones donde las precipitaciones cambian según la estación.
Si bien los tipos de energía hidroeléctrica descritos anteriormente cubren la mayoría de las instalaciones existentes, se utilizan algunas otras variantes. Por ejemplo, algunas instalaciones aprovechan la energía mareomotriz, utilizando la subida y la bajada de las mareas oceánicas para generar electricidad. Y la microenergía hidroeléctrica es un término que se refiere a sistemas más pequeños diseñados para generar energía para una comunidad pequeña, una sola casa o una instalación remota. Pueden ser de pasada o implicar un pequeño embalse.
El uso de la energía hidroeléctrica se remonta a civilizaciones antiguas, como los griegos, los romanos y la dinastía Han de China, que utilizaban ruedas hidráulicas para moler el grano y bombear agua. Sin embargo, no fue hasta finales del siglo XIX cuando la energía hidroeléctrica se utilizó a mayor escala para generar electricidad.
1878
El primer proyecto hidroeléctrico del mundo alimentó una única lámpara en Northumberland, Inglaterra.
1882
Comienza a funcionar la primera central hidroeléctrica comercial en Appleton, Wisconsin, EE. UU. En 1905, ya funcionaban cientos de pequeñas centrales eléctricas en todo el mundo.
1936
Se completa la presa Hoover en el río Colorado, en Estados Unidos. En el momento de su construcción, era la central hidroeléctrica más grande del mundo e impulsó un auge de los proyectos hidroeléctricos. Todavía funciona a día de hoy, suministrando energía a Arizona, Nevada y California.
1984
Se aprueba el proyecto de la presa de las Tres Gargantas de China. Una vez terminada en 2012, se convirtió en la mayor central hidroeléctrica del mundo en términos de capacidad instalada.
Década de los 2000-actualidad
La tecnología hidroeléctrica avanza, aumentando el interés por los sistemas a pequeña escala y las instalaciones de pasada, que tienen menos impacto medioambiental que los proyectos de presas a gran escala. Estas tecnologías energéticas crean nuevas oportunidades para la capacidad hidroeléctrica.
La energía hidroeléctrica se está utilizando en todo el mundo para generar electricidad y proporcionar energía limpia y renovable:
China es el mayor productor de energía hidroeléctrica del mundo, con más de 356 000 megavatios de capacidad instalada. El país ha realizado grandes inversiones en proyectos hidroeléctricos, incluida la presa de las Tres Gargantas, que es el proyecto hidroeléctrico más grande del mundo. La presa, que se encuentra en el río Yangtsé y se terminó en 2012, tiene una capacidad de 22,5 gigavatios (GW).
Las centrales hidroeléctricas y otras fuentes conforman aproximadamente el 6 % de la electricidad que se genera en Estados Unidos.2 La presa Grand Coulee, en el río Columbia, en el estado de Washington, es el mayor proyecto hidroeléctrico del país, con una capacidad de generación de aproximadamente 6,8 GW. Pero quizás el proyecto hidroeléctrico más conocido del mundo sea la presa Hoover. Situada en la frontera entre Arizona y Nevada, se terminó en 1936 y tiene una capacidad de unos 2 GW. La presa no solo suministra electricidad a los servicios públicos y privados de Nevada, Arizona y California, sino que también regula el caudal de agua para el riego y proporciona control de inundaciones.
La energía hidroeléctrica es una fuente importante de energía renovable en Europa, ya que representa más del 12 % de la generación eléctrica de la Unión Europea.3 Noruega, por ejemplo, genera más del 90 % de su electricidad total a partir de energía hidroeléctrica.4 El mayor proyecto hidroeléctrico de Europa en términos de capacidad es la presa de Sayano-Shushenskaya en Rusia. Es la séptima central hidroeléctrica más grande del mundo, con una capacidad de 6,4 GW.
Hay varios proyectos hidroeléctricos clave en el continente sudamericano. La presa de Itaipú, un emprendimiento conjunto entre Brasil y Paraguay en el río Paraná, es uno de los mayores productores de energía hidroeléctrica en funcionamiento del mundo. Tiene una capacidad de generación instalada de 14 GW. Y la presa del Guri en Venezuela, también conocida como la Central Hidroeléctrica Simón Bolívar, tiene una capacidad de unos 10,2 GW y suministra hasta el 80 % de la electricidad del país.
Muchos países de África están recurriendo a la energía hidroeléctrica para satisfacer sus crecientes necesidades energéticas. Proyectos como la Gran Presa del Renacimiento Etíope y la presa de Inga en la República Democrática del Congo tienen el potencial de proporcionar importantes cantidades de energía renovable al continente. En Egipto, la Gran Presa de Asuán en el río Nilo es uno de los proyectos hidroeléctricos más grandes de África. Terminada en 1970, tiene una capacidad de generación de aproximadamente 2,1 GW. La presa ha repercutido en la agricultura y la economía del país al proporcionar un mayor almacenamiento de agua para el riego y producir energía hidroeléctrica.
Como fuente de generación de electricidad, la energía hidroeléctrica ofrece muchos beneficios y ventajas; sin embargo, el método también tiene sus limitaciones.
Retos medioambientales
Aunque la energía hidroeléctrica tiene un impacto medioambiental menor que la mayoría de las demás fuentes de producción de electricidad, aún puede afectar a los ecosistemas y los hábitats de la fauna salvaje. Por ejemplo, las presas pueden alterar el caudal natural de los ríos, lo que provoca cambios en la temperatura del agua, la sedimentación y los patrones de migración de los peces. La construcción de grandes proyectos hidroeléctricos puede ser costosa y puede producir emisiones de gases de efecto invernadero. Una vez terminados, los embalses resultantes también pueden producir emisiones de GEI. Cuando la materia orgánica que está atrapada en el embalse se descompone, puede liberar metano, un gas de efecto invernadero que es mucho más potente que el dióxido de carbono. Sin embargo, cabe señalar que la cantidad de metano que se produce varía según las características específicas de cada embalse.
Retos de expansión
Los proyectos hidroeléctricos pueden encontrarse con limitaciones geográficas: como ya se ha mencionado, puede ser difícil encontrar sitios adecuados para ciertos tipos de generación de energía hidroeléctrica. Y su rendimiento general no es inmune al impacto de las condiciones climáticas cambiantes. Aunque el agua ofrece una fuente renovable para generar electricidad, los niveles y la disponibilidad del agua pueden cambiar según las estaciones, los desastres naturales (como las sequías), los cambios a largo plazo en los patrones de las precipitaciones o la contaminación del suministro de agua.
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La energía renovable es energía generada a partir de fuentes naturales que se reponen más rápido de lo que se utilizan.
La descarbonización es un método de mitigación del cambio climático que reduce las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI).
El cambio climático hace referencia al calentamiento global, el aumento documentado de la temperatura global de la superficie de la Tierra desde finales del siglo XIX.
Comprender las ventajas y desventajas de las energías renovables puede ayudar a las organizaciones a planificar mejor su implementación.
La capacidad mundial de generación de energía renovable se está expandiendo más rápidamente que en ningún otro momento de los últimos treinta años.
Comprender los tipos de fuentes de energía renovable disponibles actualmente es clave para reducir la huella de carbono y el impacto medioambiental de las organizaciones.
Notas a pie de página
1 Hydropower Special Market Report (el enlace es externo a ibm.com), Agencia Internacional de Energía, junio de 2021
2 Hydropower explained (enlace externo a ibm.com), Administración de Información Energética de EE. UU. (EIA) y Departamento de Energía de EE. UU., abril de 2023
3 Shedding light on energy - 2023 edition (el enlace es externo a ibm.com), Eurostat, marzo de 2023
4 Norway Electricity Security Policy (el enlace es externo a ibm.com), Agencia Internacional de Energía, octubre de 2022