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Alternativas energéticas. Electricidad sin Carbón: Hidroelectricidad

Posted by keithcoors_00 en 19 agosto, 2008

Apenas salió en Nature’s News un editorial que presenta un serio y robusto análisis del consumo energético mundial, la producción de carbon como consecuencia de la producción energética que satisface este consumo (CO2, hollín, etc), y las alternativas para la producción de electricidad libre de carbón.

Por ser de interés científico y tecnológico, así como también político y social creo conveniente reproducir aquí este texto, dividido en entradas que obedecen a los tipos de producción de electricidad libre de emisiones de carbón: Hidroelectricidad, Nucleoelectricidad, Biomasa, Eoloelectricidad, Geotermia y Solar.

En esta primera entrada presento la introducción y el análisis sobre la hidroelectricidad.
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Por Quirin Schiermeie , Jeff Tollefson , Tony Scully , Alexandra Witze & OliverMorton.
Traducción: KC

Introducción

La generación mundial de electricidad proporciona 18,000 Teravatios-hora de energía al año, alrededor del 40% del uso total de energía de la humanidad. Al producirla, genera más de 10 Gigatoneladas de dióxido de carbono cada año, la mayor contribución sectorial por emisiones derivadas de los combustibles fósiles de la humanidad. Sin embargo, hay una amplia gama de tecnologías – de energía solar y eólica, a la energía nuclear y geotérmica – que pueden generar electricidad sin emisiones netas de carbono por quema de combustible.

La forma más fácil de eliminar el carbono liberado por la generación de electricidad es aumentar la eficiencia. Pero hay límites para tales beneficios, y hay la conocida paradoja de que una mayor eficacia puede dar lugar a un mayor consumo. Por lo tanto, una respuesta global al cambio climático debe incluir a un movimiento de fuentes de electricidad libres de carbono. Esto requiere nuevas ideas sobre el precio de carbono, y en algunos casos, nuevas tecnologías; también significa nuevos sistemas de transmisión y redes en formas más inteligentes. Pero, sobre todo, las diversas fuentes de generación libres de carbono tienen que ser escaladas para satisfacer la creciente demanda mundial. En esta entrega especial, el equipo de Nature’s News analiza cuánta energía libre de carbono, en última instancia, podría estar disponible – y cuáles fuentes son más viables.
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Hidroelectricidad

El mundo tiene una gran cantidad de presas, unas 45,000 grandes, de acuerdo con el Consejo Mundial de Energía, y muchas más en pequeña escala. Las centrales hidroeléctricas tienen una capacidad de generación de 800 Gigavatios (para una guía sobre la potencia de las plantas, véase «Potencia»), y actualmente proporcinan casi una quinta parte de la electricidad consumida en todo el mundo. Como fuente de energía eléctrica, las presas están en segundo lugar solamente detrás de las centrales que queman combustibles fósiles, y generan 10 veces más energía que las centrales geotérmicas, solares y eólicas juntas. Con una supuesta capacidad plena de 18 Gigavatios, la presa Tres Gargantas en China puede generar más o menos el doble de potencia que como todas las celdas solares del mundo. Otros 120 Gigavatios de capacidad están en fase de desarrollo.

Una de las razones para el éxito de la energía hidroeléctrica es que es un recurso generalizado – 160 países utilizan la energía hidroeléctrica en cierta medida. En varios países la energía hidroeléctrica es el mayor contribuyente a la red eléctrica – no es raro que en los países en desarrollo una gran presa sea la principal fuente de generación. No obstante, es en las grandes naciones industrializadas que tienen grandes ríos que la energía hidroeléctrica se muestra en su aspecto más dramático. Brasil, Canadá, China, Rusia y los Estados Unidos actualmente producen más de la mitad de la energía hidroeléctrica del mundo.

Costo: De acuerdo con la Asociación Internacional de Energía Hidroeléctrica (IHA), los costos de instalación son por lo general en la gama de $1 millón a más de $5 millones de dólares americanos por Megavatio de capacidad, dependiendo del sitio y el tamaño de la planta. Las represas en las tierras bajas y las que tienen solamente un bajo desnivel entre el nivel del agua y la turbina tienden a ser más caras; las grandes presas son más baratas por vatio de capacidad que las pequeñas presas en una configuración similar. Los gastos anuales de funcionamiento son bajos, entre 0.8 y 2% de los costes de capital; la electricidad cuesta $0.03 – $0.10 de dólar por kilovatio-hora, lo que hace a las presas competitiva con el carbón y el gas.

Capacidad: El límite absoluto de la energía hidroeléctrica es la velocidad con la que el agua fluye hacia abajo a través de los ríos del mundo, convirtiendo la energía potencial en energía cinética. La cantidad de potencia que en teoría podría ser generada si todas las corrientes del mundo se ‘turbinizaran’ hasta el nivel del mar, sería de más de 10 Terawatts. Sin embargo, es raro que el 50% de un río tenga la facilidad para poder ser explotado y, en muchos casos la cifra es inferior al 30%.

Estas cifras siguen ofreciendo considerables oportunidades para nueva capacidad, de acuerdo con el IHA. En la actualidad Europa establece un punto de referencia para el uso de energía hidroeléctrica, con un 75% de lo que se considera factible ya explotado. Para que África alcance el mismo nivel, tendría que aumentar su capacidad de energía hidroeléctrica por un factor de 10, a más de 100 Gigavatios. Asia, que ya tiene la mayor capacidad instalada, también tiene el mayor potencial de crecimiento. Si tratara de triplicar su capacidad de generación, para llegar a los niveles de aprovechamiento de Europa, se duplicaría la capacidad hidroeléctrica mundial. El IHA dice que podría triplicar la capacidad de todo el mundo con suficiente inversión.


Ventajas: El hecho de que los sistemas hidroeléctricos no requieren del combustible significa que también no requieren la extracción de combustible – y tampoco las infraestructuras de transporte de combustible. Esto significa que un Gigavatio de energía hidroeléctrica ahorra al mundo no sólo un Gigavatio en valor de carbón quemado en una planta de combustibles fósiles, sino también los costos de la minería y transporte de ese carbón. Tan fácil como cerrar un grifo, las presas pueden responder casi instantáneamente a los cambios en la demanda de electricidad independiente de la hora del día o el clima. Esta facilidad a su vez las convierte en un útil respaldo a las fuentes renovables menos fiables. Dicho esto, las variaciones de uso en función de las necesidades y de la estación significa que las represas producen aproximadamente la mitad de su capacidad de potencia nominal.

Los sistemas hidroeléctricos son únicos entre los sistemas de generación en el sentido de que pueden, si son correctamente diseñados, almacenar la energía generada en otros lugares, bombear el agua hacia arriba cuando la energía es abundante. Los embalses que crean también pueden proporcionar agua para el riego, una manera de controlar las inundaciones y crear servicios para uso recreativo.


Desventajas: No todas las regiones cuentan con grandes recursos hidroeléctricos; el Medio Oriente, por ejemplo, es relativamente deficiente. Y los depósitos ocupan mucho espacio; hoy la zona bajo los lagos hechos por el hombre es tan grande como dos Italias. Las grandes presas y embalses que representan la mayor parte de esa área y más del 90% de la hidro-electricidad generada en todo el mundo requieren de etapas de planificación y construcción largas y costosas, así como la reubicación de las personas de la zona de embalse. En los últimos decenios, millones de personas han sido reubicados en la India y China. Las presas tienen efectos ecológicos en los ecosistemas de aguas arriba y aguas abajo, y presentan una barrera a la migración de peces. La acumulación de sedimentos puede acortar su vida útil, y los sedimentos atrapados por la represa son retenidos en su viaje corriente abajo. La biomasa que se descompone en los embalses libera metano y dióxido de carbono, y en algunos casos, estas emisiones pueden ser del mismo orden de magnitud que los que se producirían por la quema de combustibles fósiles. El cambio climático podría limitar la capacidad de los embalses en algunas zonas al alterar la cantidad y el patrón anual de escurrimientos procedentes de fuentes como los glaciares del Tíbet.

Porque la hidroelectricidad es una tecnología madura, hay poco margen para la mejora de la eficiencia de generación. Por otra parte, los lugares más obvios y fáciles ya se han utilizado, por lo que el resto de posibilidades se puede esperar que sean más difíciles de explotar.

Pequeños sistemas de potencia (menos de 10 Megavatios) por caídas que produce la corriente natural de agua – como los molineros han estado haciendo durante cuatro milenios – son atractivos, ya que tienen menos impacto en el ambiente Sin embargo, son unas cinco veces más caros y más difíciles de escalar que los grandes planes.


Verdicto: Una tecnología barata y madura, pero con importantes costos medioambientales; aproximadamente un Teravatio de capacidad se podría añadir.
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Ilustración: J. Taylor

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