El Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía de EE. UU. ha proporcionado a los operadores de energía hidroeléctrica nuevos datos para prepararse mejor para los fenómenos meteorológicos extremos y los cambios en las demandas de energía estacionales causados ​​por el cambio climático.

Para el nuevo informe, los investigadores de ORNL utilizaron proyecciones climáticas globales reducidas para simular condiciones hidrológicas futuras en 132 instalaciones hidroeléctricas federales en los Estados Unidos. Las proyecciones resultantes permitirán a los operadores de energía hidroeléctrica y a los formuladores de políticas planificar para las condiciones climáticas cambiantes y la reducción de la disponibilidad de agua cambiando sus programas operativos y su uso del agua cada temporada como parte de una estrategia general de mitigación.

"La intensificación de futuros eventos extremos, incluidas inundaciones y sequías, es uno de los problemas más críticos que amenazan la resiliencia de los sistemas e infraestructuras hidroeléctricas de EE. UU.", dijo Shih-Chieh Kao, gerente del programa de energía hidráulica de ORNL. "Esta nueva normalidad requiere que pensemos de manera diferente sobre las prácticas operativas actuales para adaptarnos a un clima cambiante".

Además de los eventos extremos, el creciente conflicto entre la disponibilidad de agua y la demanda de energía es otro desafío para los operadores de energía hidroeléctrica. Es probable que una temporada de deshielo antes de lo esperado en el oeste de los Estados Unidos afecte la escorrentía de agua. Esto puede resultar en menos agua para la generación de energía hidroeléctrica en los meses de verano, justo cuando crece la demanda de energía. El aumento de la evaporación debido al aumento de las temperaturas también ejerce presión sobre el agua necesaria para el control de inundaciones, la navegación, el suministro de agua municipal y el uso industrial y agrícola.

Una mejor comprensión de estos cambios es importante para la futura planificación energética. La energía hidroeléctrica proporciona el 35 % de la energía renovable y casi el 7 % de toda la electricidad producida en EE. UU.

ORNL trabajó con la Oficina de Tecnologías de Energía Hidráulica del DOE y otras agencias federales, basándose en dos rondas de evaluaciones hidroclimáticas anteriores realizadas durante los últimos 10 años. El estudio se centró únicamente en las instalaciones hidroeléctricas federales, que representan aproximadamente la mitad de toda la capacidad hidroeléctrica de EE. UU. y brindan una variedad de servicios no energéticos a la comunidad. Comercializada por DOE Power Marketing Administrations, la energía producida en estas instalaciones se vende principalmente a servicios públicos de energía y cooperativas eléctricas rurales en 33 estados de EE. UU.

Perspectivas basadas en datos

El estudio se basó en proyecciones climáticas globales actualizadas regularmente del Proyecto de Intercomparación de Modelos Acoplados, que respalda los estudios periódicos del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático. Sin embargo, para reducir mejor las señales climáticas de cada cuenca, los investigadores tuvieron que considerar las características únicas de cada instalación y ubicación.

De 2010 a 2013, los investigadores de ORNL recopilaron una variedad de datos sobre eventos climáticos observados y simulados, generación histórica de plantas hidroeléctricas y características de cuencas hidrográficas y superficies terrestres únicas para cada región. El equipo de investigación usó estos datos para desarrollar un marco de evaluación que podría proyectar la disponibilidad de agua para la operación de energía hidroeléctrica mediante la simulación de una variedad de condiciones hidrológicas, incluidas las temperaturas del aire anuales y estacionales, la precipitación, la escorrentía de la nieve o la lluvia derretida y los niveles de sequía.

De 2014 a 2017, el equipo se centró en cómo los cambios en el clima podrían afectar la generación de energía hidroeléctrica de mes a mes y entre estaciones. Esta mejora proporcionó datos y proyecciones clave que permitieron a los operadores de energía hidroeléctrica evaluar las prácticas operativas actuales con un enfoque en la adaptación climática.

En la iteración más reciente, de 2018 a 2022, ORNL desarrolló un marco de evaluación multimodal para revelar mejor la incertidumbre y la variabilidad en las futuras proyecciones de energía hidroeléctrica en todas las regiones. El Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico y la Universidad Texas A&M colaboraron con ORNL en esta fase del proyecto.

Mediante el uso de un conjunto de modelos numéricos y métodos estadísticos, los investigadores redujeron las señales del cambio climático global en futuras proyecciones hidrológicas y de energía hidroeléctrica en cada cuenca hidrográfica. Cada evaluación incluyó simulaciones de caudales futuros, operaciones hidroeléctricas y evaporación de embalses. Con base en estas simulaciones, los investigadores también estimaron la futura demanda de energía afectada por las condiciones climáticas cambiantes.

Equilibrar la disponibilidad de agua con la gestión del agua

Para mantener los beneficios de la energía hidroeléctrica como fuente de energía renovable, la flexibilidad será clave, y estos modelos proporcionan una hoja de ruta estado por estado para la planificación a largo plazo.

Para proporcionar a más partes interesadas en la energía hidroeléctrica las herramientas y los datos que necesitan para planificar los impactos del cambio climático, el DOE está ampliando su investigación a las instalaciones hidroeléctricas no federales, cuyos operadores pueden no tener los recursos para estudiar y abordar estos desafíos.

"El sistema climático es complejo", dijo Kao, "pero ahora podemos incorporar modelos predictivos cada vez más precisos para comprender los posibles cambios en los extremos climáticos y determinar qué se puede hacer para mitigar estos cambios". + Explora más

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