La energía hidroeléctrica convencional creció más de un 75% entre los años 2000 y 2021, haciendo que en la actualidad haya instalados en el mundo más de 1.230 gigavatios (GW) de capacidad. En ese mismo periodo también se disparó, en torno a un 50%, la capacidad instalada en centrales de bombeo (PSH), alcanzando los 130 GW operativos en 2021. La suma de unas y otras representa más del 50% de la capacidad mundial instalada en energías renovables. El potencial hidroeléctrico sin explotar es, además, enorme. De acuerdo con el informe ´The changing role of hydro power: challenges and opportunities` de la Agencia Internacional de Energías Renovables (Irena), si el mundo quiere descarbonizarse completamente y cumplir los objetivos climáticos establecidos en el Acuerdo de París, la capacidad instalada de energía hidroeléctrica, incluida la obtenida en centrales de bombeo, debería más que duplicarse para 2050, lo cual exige que las inversiones anuales en esta fuente de energía se tienen que multiplicar por cinco.
Sin embargo, a pesar de ser la tecnología renovable más madura, la hidroelectricidad se enfrenta a importantes desafíos. Entre otros, la necesidad de garantizar la sostenibilidad de estas centrales y abordar el envejecimiento de las existentes, muchas de ellas con muchas décadas de funcionamiento, lo que exige nuevas inversiones. Asimismo, hay que garantizar su adaptación en términos de operación y mantenimiento (O&M) para satisfacer los requisitos de los sistemas eléctricos modernos, y ofrecer estructuras de mercado y modelos de negocio actualizados que reconozcan y recompensen todos los servicios prestados por la energía hidroeléctrica más allá de la generación de electricidad.
Un gran activo necesitado de renovación y nuevas inversiones
Desde Irena explican que los proyectos hidroeléctricos pueden tener dificultades para atraer inversiones, por lo que los gobiernos y los responsables políticos deben crear un entorno empresarial adecuado que los haga atractivos. Hay que tener en cuenta, asimismo, que la mayor parte del potencial hidroeléctrico se encuentra en los países en desarrollo, por lo que los autores del informe indican que “las instituciones financieras deben colaborar con los gobiernos para superar los riesgos y las limitaciones locales, encontrar un terreno común y empezar a canalizar la tan necesaria inversión hacia estas regiones y países”.
“La energía hidroeléctrica tiene un gran valor por su capacidad de generar energía flexible y otros servicios, como los servicios auxiliares de red, así como por la gestión del agua y los beneficios socioeconómicos. Sin embargo, este valor no siempre es reconocido por los mercados existentes”, dicen los autores del informe. “Los marcos reguladores y los mercados deberían tener en cuenta todos los servicios de la energía hidroeléctrica para reducir el desajuste entre las compensaciones y las necesidades de infraestructuras. Para atraer los casi 100.000 millones de dólares necesarios en inversiones se necesitarán mercados que apoyen las operaciones hidroeléctricas modernas y valoren adecuadamente la amplia gama de servicios hidroeléctricos”, subrayan.
También hay que señalar que la mayoría de las centrales hidroeléctricas se construyeron hace varias décadas para funcionar en condiciones muy diferentes a las de hoy día. Los cambios y las tendencias actuales del sector eléctrico, junto con la creciente necesidad de integrar recursos de generación variable, como la solar y la eólica, exigen una mayor demanda de flexibilidad de la red y de servicios de equilibrio, así como un cambio en la forma de explotar y mantener estas centrales. Esto se traduce en que el envejecido parque hidroeléctrico mundial necesita modernizarse y adaptarse a los requisitos de los sistemas eléctricos actuales. “Las centrales existentes tendrán que ser evaluadas y modernizadas cuando sea necesario para tener en cuenta el aumento de los riesgos climáticos, y los nuevos proyectos tendrán que incorporar estos riesgos en su diseño”, indican los técnicos de Irena.
Distribución geográfica
La mayor parte de la capacidad hidroeléctrica mundial se localiza actualmente en Asia (42%), seguida de Europa (17%), Norteamérica (15%), Sudamérica (13%), Eurasia (7%) y el resto del mundo (6%). En la mayoría de las regiones, las centrales de bombeo representan entre el 9% y el 13% de la capacidad hidroeléctrica total instalada; si bien este tipo de plantas está casi totalmente ausente en América Latina, donde suman menos de 1 GW.
Desarrollar estas infraestructuras no es barato. La media mundial de los costes totales instalados de las nuevas centrales hidroeléctricas en 2021 fue de 2.135 USD/kW para los grandes proyectos y de 2.000 USD/kW para los pequeños; bastante más que hace una décadas. El aumento de los costes podría atribuirse en parte al hecho de que los mejores emplazamientos hidroeléctricos ya se han desarrollado y los países intentan ahora ubicar energía hidroeléctrica en emplazamientos menos idóneos. Otro componente importante es que los costes difieren en cada región. Son más altos en Oceanía y América Central y el Caribe, mientras que los más bajos se dan en China y la India.
No obstante, desde Irena puntualizan que a pesar de ser muy intensiva en capital, la energía hidroeléctrica es, en realidad, una de las fuentes de electricidad más baratas. De media, el coste energético nivelado (LCOE) mundial de los proyectos hidroeléctricos a escala comercial fue de 0,048 USD/kWh en 2010-2021, inferior a cualquier alternativa basada en combustibles fósiles y sólo superado por el LCOE de la energía eólica terrestre. Además, los valores del LCOE pueden variar sustancialmente, en parte debido a los costes de la inversión, que dependen del emplazamiento, pero también en función de cómo se diseñe la central (para proporcionar carga base o pico, servicios auxiliares, etc.) y de los factores de capacidad alcanzados.
Según una evaluación del potencial hidroeléctrico mundial realizada en 2017, éste asciende a unos 50 petavatios* hora al año (PWh/año). Se estima un potencial de 5,7 PWh/año por debajo de 0,1 USD/kilovatio hora (kWh) y un potencial ecológico de 3,3 PWh/año por debajo de 0,1 USD/kWh. Para poner esto en contexto, 3,3 PWh/año equivalen a más de tres cuartas partes de la generación hidroeléctrica mundial en 2018 (4,2 PWh/año). La mayor parte de este potencial se encuentra en Asia, Sudamérica y África, regiones en las que se espera un crecimiento y un desarrollo económico continuados. A día de hoy, China es el mayor productor mundial de energía hidroeléctrica (1,3 PWh/año), seguida de Brasil (0,4 PWh/año), Canadá (0,4 PWh/año) y Estados Unidos (0,3 PWh/año).
En proyecto, con planes para entrar en funcionamiento en los próximos 25 años, hay aproximadamente 650 GW de energía hidroeléctrica, incluidos 136 GW en centrales de bombeo (PSH). La gran mayoría de estos proyectos se desplegarán en Asia, región que acapara casi el 60% de la capacidad convencional y más del 50% de la capacidad total de PSH en proyecto.
En cualquier caso, la energía hidroeléctrica no tiene por qué considerarse de forma aislada. Algunos emplazamientos ofrecen la posibilidad de desarrollar proyectos híbridos (por ejemplo, eólico/hidráulico o fotovoltaico flotante/hidráulico), lo que abre la posibilidad de desplegar aún más capacidad renovable. Según los datos de Irena, el potencial técnico para instalar energía solar fotovoltaica flotante en embalses existentes en todo el mundo alcanza los 4,2-10,6 PWh/año, lo que equivale a más de un tercio de la generación mundial de electricidad.
* Un petavatio (PW) son 1.015 vatios o, lo que es lo mismo, mil teravatios o mil billones de vatios. Un petavatio equivale a unas 30.000 veces la demanda de potencia eléctrica media en toda España.
Situación en España
2022 fue un buen año para el desarrollo hidroeléctrico en Europa. Proyectos en Suiza (Nant-de-Drance), Portugal (Tâmega) y Turquía (presa de Yusufeli) contribuyeron a que se añadieran 2.712 MW de energía hidroeléctrica, incluidos 1.780 MW de PSH. Durante 2022 también se invirtió en pequeñas centrales hidroeléctricas, por ejemplo a través del programa Palestro de Edison en Italia, financiado por crowdfunding y en el que participó la comunidad local. En Noruega se pusieron en marcha 25 pequeñas centrales hidroeléctricas en 2022, con una capacidad total de 163 MW y una producción anual prevista de 530 GWh. En centrales de bombeo, uno de los proyectos más destacados se lleva a cabo en Portugal, con la construcción de la central de Alto Tâmega, que forma parte del proyecto de la Giga Batería de Tâmega y cuya finalización está prevista para mediados de 2024, con una capacidad total instalada de 1.158 MW y una capacidad de almacenamiento de 20 GWh.
En cuanto a España, la hidroeléctrica instalada supera los 17.000 MW, un 25% de toda la renovable, si bien este recurso lleva años prácticamente estancado debido a la ausencia de nuevas concesiones o la ralentización para obtención de permisos en las concedidas. Pero la necesidad de almacenar la electricidad generada con renovables promete cambiar esta situación. El Plan Nacional de Energía y Clima (PNIEC) prevé que en España el almacenamiento de energía alcance los 22.000 MW. Un terreno en el que las centrales reversibles o de bombeo están llamadas a jugar un papel determinante, ya que funcionan como una pila gigante, almacenando la energía para usarla más tarde, cuando la demanda de electricidad así lo exija. Según datos de la Agencia internacional de la energía, estas centrales proporcionan más del 90% de la capacidad de almacenamiento de la UE.
Ahora hay 5.000 MW instalados en este tipo de centrales en España, y la patronal europea Eurelectric dice que se pueden añadir otros 6.000 MW más. Iberdrola, por su parte, estima que hay potencial para construir 10.000 MW nuevos de bombeo en nuestro país a lo largo de la presente década a un coste razonable, ya que se conseguirían adaptando sistemas ya existentes o conectando embalses.
Sostenibilidad
A pesar de haber avanzado en las últimas décadas en términos de sostenibilidad, la energía hidroeléctrica sigue teniendo fama de ser menos sostenible que otras tecnologías de energías renovables. Esto se debe, sobre todo, a que cuando los proyectos hidroeléctricos no se planifican o gestionan adecuadamente, las consecuencias pueden ser catastróficas, algo que desgraciadamente ha ocurrido en el pasado y que pone de relieve la necesidad de una importante supervisión reglamentaria para garantizar la seguridad y el apoyo medioambiental. Dicho esto, los proyectos hidroeléctricos planificados y gestionados adecuadamente pueden minimizar el impacto ambiental y ofrecer al mismo tiempo importantes beneficios socioeconómicos. Para lograrlo, las nuevas centrales hidroeléctricas deben planificarse y ejecutarse dando prioridad a la minimización de los impactos sociales y medioambientales negativos sin comprometer su capacidad de generar electricidad y proporcionar servicios auxiliares e hídricos. Esto puede lograrse garantizando que las medidas para proteger a las comunidades, los caudales de agua, la calidad de ésta y las especies locales se integren en el desarrollo y la explotación de los proyectos hidroeléctricos. De acuerdo con un estudio realizado por el Grupo de Evaluación Independiente del Banco Mundial más del 90% de las inversiones hidroeléctricas evaluadas por esta entidad en 2020 cumplían las salvaguardias ambientales y sociales y las normas de rendimiento aplicables.
En cuanto a las centrales de bombeo, los sistemas de circuito cerrado suelen tener un menor impacto ambiental que los de circuito abierto, debido sobre todo a su mayor capacidad de producción. Los impactos pueden reducirse aún más si los proyectos aprovechan infraestructuras preexistentes, como minas y canteras. La capacidad de almacenamiento de agua que proporcionan las presas puede suministrar, además, agua adicional para el riego, el consumo y el uso industrial, así como para la regulación de las inundaciones, todo lo cual se traduce en beneficios económicos. Algunos de estos beneficios pueden canalizarse hacia la forestación, y así compensar algunos de los costes medioambientales de las zonas sumergidas debido a la construcción de presas.
La Asociación Internacional de la Energía Hidroeléctrica (IHA) ofrece directrices de buenas prácticas y un protocolo de evaluación de la sostenibilidad, así como un Estándar de Sostenibilidad Hidroeléctrica, según el cual los proyectos pueden ser calificados y certificados en función de su cumplimiento de la sostenibilidad.
Almacenamiento y glaciares
En prácticamente todo el globo, los glaciares están en retroceso debido al cambio climático. En su informe, los expertos de Irena alertan sobre ello y afirman que la conservación de los glaciares debería ser una prioridad absoluta. El uso de estas zonas para el almacenamiento de agua podría mitigar algunos de los impactos del retroceso del hielo, como la disminución de los recursos hídricos y los cambios en la escorrentía. Tomando como referencia un estudio realizado en 2019 sobre el potencial hidroeléctrico que ofrecen las zonas que previsiblemente quedarán libres de hielo a lo largo de este siglo debido al calentamiento global, se ha estimado un potencial hidroeléctrico teórico de 0,8-1,8 PWh/año, del que alrededor del 40% sería factible de realizar (0,3-0,7 PWh/año). Tres cuartas partes del volumen potencial de almacenamiento podrían estar libres de hielo ya en 2050. En este caso, se calcula que el volumen de almacenamiento previsto bastaría para retener aproximadamente la mitad de la escorrentía anual que sale de estos lugares.
Claves para acelerar su desarrollo
De acuerdo con el informe de ´The changing role of hydro power: challenges and opportunities` de la Agencia Internacional de Energías Renovables (Irena), entre las medidas clave que pueden adoptar los responsables políticos para reconocer mejor el valor de la energía hidroeléctrica y acelerar su desarrollo se encuentran las siguientes:
• Crear un entorno empresarial atractivo en torno a la hidroeléctrica.
• Aplicar políticas y mercados que reconozcan el valor de la flexibilidad y los servicios auxiliares de esta fuente de energía.
• Desarrollar marcos que permitan una mayor participación de la hidroeléctrica en los mercados de energía y capacidad en los países que aún no disponen de ellos.
• Impulsar incentivos y estructuras de apoyo financiero para el despliegue y la experimentación de nuevas tecnologías hidroeléctricas, tanto para su renovación como para su desarrollo.
• Aplicar una combinación de incentivos estrechamente coordinados y de racionalización de la reglamentación que permita acelerar el despliegue de esta tecnología.
• Crear una reserva de proyectos financiables y sostenibles, respaldados por sólidos estudios de viabilidad y siguiendo estrictos criterios de sostenibilidad.
• Incorporar el concepto de planificación integrada en las estrategias energéticas a largo plazo, no sólo centrándose en el suministro de energía, sino también incorporando los riesgos climáticos, las necesidades de almacenamiento y la gestión del agua.
