Las plantas de energía más antiguas con sistemas de enfriamiento de un solo paso generan aproximadamente un tercio de toda la electricidad de EE. UU. pero su futura capacidad de generación se verá socavada por las sequías y el aumento de la temperatura del agua vinculados al cambio climático. Estos impactos se verían agravados por las regulaciones ambientales que limitan el uso del agua.

La solución no es descartar las regulaciones, muestra un nuevo estudio de la Universidad de Duke. Es desechar los viejos sistemas de enfriamiento.

"Si queremos tener electricidad confiable y, al mismo tiempo, proteger los lagos y ríos que proporcionan agua de enfriamiento a las plantas, necesitamos modernizar las plantas con sistemas de refrigeración por recirculación, "dijo Lincoln F. Pratson, Profesor de la Familia Gendell de Energía y Medio Ambiente en la Escuela de Medio Ambiente Nicholas de Duke.

El nuevo estudio muestra que si las aguas superficiales se calientan 3 grados centígrados y los caudales de los ríos caen un 20 por ciento (ambos son probables para fines de siglo), los impactos relacionados con la sequía representarán aproximadamente el 20 por ciento de todas las reducciones de capacidad en las centrales termoeléctricas con una vez a través, o circuito abierto, sistemas de enfriamiento. Estas reducciones incluyen reducciones de capacidad o paradas que podrían ocurrir cuando los niveles de agua superficial local descienden en las estructuras de entrada de una planta.

Las regulaciones ambientales que gobiernan el uso del agua de una planta y la temperatura máxima del agua de enfriamiento usada que puede descargar de regreso a los ríos o lagos representarán gran parte del 80 por ciento restante de futuras paradas y cortes de capacidad. Dijo Pratson.

"Es sorprendente que los impactos de la sequía sean mucho mayores que los de las temperaturas más cálidas, que estimamos representará poco más del 2 por ciento de las reducciones, "dijo Candise L. Henry, un Ph.D. de 2018 graduado de Duke's Nicholas School, quien dirigió el estudio como parte de su tesis doctoral. "Pero también es sorprendente que los impactos de la sequía sean mucho menores que los impactos regulatorios".

"Afortunadamente, Casi todos estos impactos podrían mitigarse cambiando a sistemas de enfriamiento de recirculación, "Dijo Henry.

Las centrales termoeléctricas utilizan turbinas de vapor para generar su energía. Una vez que el vapor ha pasado por las turbinas, se debe enfriar. Los sistemas de un solo paso hacen esto extrayendo agua fría de ríos o lagos cercanos, haciéndolo circular por tuberías para absorber el calor del vapor, y descargar el agua caliente de regreso al río o lago.

En sistemas de recirculación, el agua de una torre de enfriamiento se usa para absorber el calor del vapor y luego se envía de regreso a la torre donde el calor se libera a través de la evaporación. Las plantas con este tipo de sistema no descargan agua calentada a las aguas superficiales y solo tienen que reemplazar la parte del suministro de agua de enfriamiento que se pierde por evaporación. haciéndolos menos vulnerables a los impactos de la sequía y las regulaciones ambientales.

"Ahora, es bastante común que las plantas obtengan exenciones provisionales de las reglas que rigen la temperatura máxima permitida del agua descargada, pero si las regulaciones se vuelven más estrictas en futuras administraciones, podríamos ver más reducciones o cierres de plantas de energía de un solo paso, "dijo Henry, quien ahora es investigador postdoctoral en la Carnegie Institution for Science de la Universidad de Stanford.

Ella y Pratson publicaron sus hallazgos revisados ​​por pares el 8 de marzo en Ciencia y tecnología ambiental .

Para realizar su estudio, analizaron siete años de datos operativos y meteorológicos de 52 plantas de energía del este de EE. UU. con sistemas de enfriamiento de paso único. Usando un modelo de generación de electricidad, peinaron los datos, que abarcaron los años 2007 a 2014, cuándo las sequías severas afectaron gran parte del sureste, para rastrear cómo los cambios horarios en la temperatura del agua local y las tasas de flujo afectaron la producción máxima de energía de cada planta.

Al ejecutar el modelo en siete escenarios diferentes de disponibilidad de agua y temperatura, pudieron desglosar qué porcentaje de los cambios totales en la capacidad de generación fue causado por el aumento de la temperatura del agua, qué parte provino de la disminución del flujo de agua, y cuánto estuvo vinculado al cumplimiento normativo. Utilizando las tendencias proyectadas de calentamiento y flujo de agua para el próximo siglo, estimaron los probables impactos futuros de cada factor.

"Los estudios anteriores agruparon los impactos de la sequía, la temperatura del agua y la regulación medioambiental en conjunto, ", Señaló Pratson." Al separarlos, obtenemos una imagen mucho más clara de cuáles serán las grandes amenazas y qué podemos hacer para mitigarlas ".

El hecho de que los impactos de la sequía sean mucho mayores que los causados ​​por el agua más cálida subraya la necesidad de priorizar las estrategias de mitigación que se centren en el flujo de agua. él dijo. Además de instalar sistemas de refrigeración por recirculación, estas estrategias incluyen la instalación de estanques para mantener las reservas de agua de enfriamiento; ubicar nuevas plantas en masas de agua más grandes; e implementar planes de manejo de cuencas hidrográficas más estrictos para regular el uso del agua por parte de todos los usuarios ubicados en un río o lago.