En 2022, una búsqueda rápida en Internet de Lake Mead o Lake Powell arroja imágenes sorprendentes de lechos de lagos que se están secando y tierra reseca.

La megasequía en el sudoeste de los Estados Unidos es la más seca y prolongada de los últimos 1200 años y ha reducido los niveles de los depósitos de agua a niveles críticamente bajos durante los últimos 22 años.

Esta sequía persistente tiene a los legisladores y planificadores de sistemas preocupados por la confiabilidad de la red eléctrica en condiciones de sequía cada vez peores y temperaturas en aumento. Las sequías afectan particularmente a las represas de energía hidroeléctrica, así como a algunas centrales termoeléctricas que requieren grandes cantidades de agua para su enfriamiento.

Pero un nuevo informe de hidrólogos del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) sugiere que la relación entre la sequía y la energía hidroeléctrica tiene más matices de lo que parece.

Para obtener una imagen precisa, los hidrólogos del PNNL combinaron 20 años de datos de generación de energía anual de más de 600 centrales hidroeléctricas con datos históricos de precipitación de ocho regiones climáticas hidroeléctricas distintas del oeste de los Estados Unidos. Cada región hidroeléctrica enfrenta condiciones climáticas únicas. Las condiciones únicas de operación del yacimiento también agregan complejidad. Con estos datos, los hidrólogos extrapolaron la generación de energía hidroeléctrica hasta 1900.

Descubrieron que, incluso durante las sequías más severas observadas en las últimas dos décadas, la energía hidroeléctrica ha sostenido el 80 % de los niveles promedio de generación de energía, lo que equivale a unos 150 teravatios-hora de electricidad renovable, o aproximadamente el 20 % de la demanda de electricidad en todo el mundo. Oeste. Esta energía flexible también ayuda a equilibrar la oferta y la demanda en la red occidental.

"Es una caída notable, pero sigue siendo mucha energía renovable", dijo Sean Turner, modelador de recursos hídricos en PNNL y autor principal del informe.

El equipo de PNNL utilizó el aprendizaje automático y el análisis estadístico para categorizar las plantas hidroeléctricas según sus patrones de generación anual. Este análisis reveló distintas regiones climáticas hidroeléctricas en el oeste. Por ejemplo, las centrales hidroeléctricas al oeste de Cascades experimentan condiciones climáticas diferentes a las del este, lo que demuestra que existen diferentes regiones climáticas en una gran cuenca fluvial como el río Columbia.

"Al estudiar y caracterizar la sequía, el instinto es mirarla desde un nivel regional o estatal, pero los límites estatales pueden no ser los más relevantes para comprender los impactos de la sequía en la energía hidroeléctrica", dijo Turner. "Agruparlos por condiciones climáticas conduce a una evaluación más limpia del impacto de la sequía en la energía hidroeléctrica".

Enfocándose en el panorama general

"Cuando la gente lee historias sobre una represa en particular durante una sequía, como la represa Glen Canyon, o un estado en particular, como California, se queda con la impresión de que la energía hidroeléctrica no será muy confiable en el futuro, pero una represa representa solo un pequeña parte de la capacidad total", dijo Turner. "Esto significa que la energía hidroeléctrica occidental total seguirá siendo una fuente importante de suministro de energía incluso durante los peores años de sequía".

Las represas hidroeléctricas generan energía liberando agua del embalse a través de turbinas. Durante una sequía, con menos lluvia y nevadas, menos agua fluye hacia los embalses. Con niveles de embalse bajos y menos agua para liberar, la producción de energía hidroeléctrica disminuye.

Pero la sequía rara vez afecta la energía hidroeléctrica en todas las regiones del oeste de los Estados Unidos simultáneamente, lo que significa que una región que no se ve afectada por la sequía puede complementar los déficits en otra.

De hecho, en los últimos 20 años, no ha habido una sequía que haya afectado a todas las principales regiones de generación de energía hidroeléctrica a la vez.

Por ejemplo, los caudales de los ríos y los niveles de los embalses en California y el suroeste de la actualidad son bajos debido a la sequía en curso, que afecta la generación de energía hidroeléctrica en esas regiones. Pero la mayor parte de la generación de energía hidroeléctrica en el oeste se envía a la red desde Northern Cascades y la cuenca del río Columbia, en Washington, Oregón, Idaho y Columbia Británica.

"La sequía actual es severa, pero no está ni cerca de ser el peor año de generación de energía hidroeléctrica para el oeste y las condiciones de los recursos hídricos están actualmente por encima del promedio en el noroeste", dijo Turner.

Turner indica que una extrapolación hacia atrás de la energía hidroeléctrica regional y los datos disponibles sobre la generación de energía para el siglo XX indican que una repetición de la histórica sequía occidental de 1976-1977 podría ser peor para la generación de energía hidroeléctrica que cualquier otra sequía de este siglo. A diferencia de los eventos recientes, ese período afectó a todas las principales regiones generadoras de energía hidroeléctrica del noroeste y California.

Pero es difícil predecir el futuro.

"Los modelos climáticos no están de acuerdo en cuanto a si las sequías serán más severas o frecuentes en el futuro, o si el área se volverá más seca o más húmeda en términos de precipitación durante los próximos cien años", dijo Turner.

Las olas de calor récord ejercen una presión adicional sobre la energía hidroeléctrica y la red

En la última semana de junio de 2021, justo después de una ola de calor récord en el noroeste del Pacífico, el modelador de sistemas de energía Konstantinos Oikonomou comenzó a investigar cómo funcionaban las represas hidroeléctricas durante la ola de calor y cómo podían satisfacer la demanda de carga excepcional causada por los consumidores. subiendo el aire acondicionado.

Descubrió que la ola de calor en realidad creó condiciones favorables para las centrales hidroeléctricas.

"El rápido derretimiento de la capa de nieve durante la ola de calor ayudó a que los embalses se llenaran de agua, lo que permitió que las centrales hidroeléctricas satisficieran la mayor demanda de carga", dijo Oikonomou.

Pero los investigadores se preguntan qué podría pasar si ocurren múltiples olas de calor consecutivas y el agua de la capa de nieve ya no es abundante.

Hidrólogos y modeladores de sistemas de energía simularon los impactos de olas de calor y sequías combinadas en la red eléctrica. Descubrieron que las interconexiones regionales son fundamentales para gestionar los eventos extremos.

Este año, la investigación de Oikonomou se centra en la creación de un nuevo marco para simular el comportamiento de la red en condiciones climáticas extremas, como sequías y olas de calor combinadas, y en situaciones como líneas de transmisión defectuosas. Como parte de este trabajo, ejecutará una variedad de escenarios hipotéticos durante todo un año utilizando el modelo de red eléctrica a gran escala del Western Electricity Coordinating Council.

"Usamos el modelo para acercarnos a eventos particulares con marca de tiempo para comprender los déficits de energía y qué otros recursos energéticos en el sistema tuvieron que aumentar para compensar la pérdida de energía hidroeléctrica", dijo Oikonomou. "Esta información ayudará a los operadores de centrales eléctricas y planificadores de sistemas a explorar estrategias de mitigación para fortalecer la red contra interrupciones". + Explora más

El futuro de la energía hidroeléctrica está empañado por las sequías, las inundaciones y el cambio climático. También es esencial para la red eléctrica de EE. UU.