El agua del lago Powell, uno de los embalses más grandes del país, ha bajado tanto en medio de la sequía occidental que los funcionarios federales están recurriendo a medidas de emergencia para evitar el corte de la energía hidroeléctrica en la presa Glen Canyon.
La represa de Arizona, que proporciona electricidad a siete estados, no es la única central hidroeléctrica de EE. UU. en problemas.
La icónica presa Hoover, también en el río Colorado, ha reducido su flujo de agua y producción de energía. California cerró una planta hidroeléctrica en la represa de Oroville durante cinco meses debido a los bajos niveles de agua en 2021, y las autoridades advirtieron que lo mismo podría suceder en 2022.
En el noreste, un tipo diferente de problema de cambio climático ha afectado a las represas hidroeléctricas:demasiadas lluvias a la vez.
Estados Unidos tiene más de 2100 represas hidroeléctricas operativas, con ubicaciones en casi todos los estados. Desempeñan papeles esenciales en sus redes eléctricas regionales. Pero la mayoría se construyeron en el siglo pasado bajo un clima diferente al que enfrentan hoy.
A medida que aumentan las temperaturas globales y el clima continúa cambiando, la competencia por el agua aumentará y la forma en que se gestiona el suministro de energía hidroeléctrica dentro de las regiones y en toda la red eléctrica en los EE. UU. tendrá que evolucionar. Como ingenieros, estudiamos la producción hidroeléctrica del país a nivel de sistemas. Aquí hay tres cosas clave para comprender acerca de una de las fuentes de energía renovable más antiguas del país en un clima cambiante.
Contenido
La energía hidroeléctrica contribuye del 6 al 7 por ciento de toda la generación de energía en los EE. UU., pero es un recurso crucial para administrar las redes eléctricas de los EE. UU.
Debido a que se puede encender y apagar rápidamente, la energía hidroeléctrica puede ayudar a controlar los cambios de oferta y demanda minuto a minuto. También puede ayudar a que las redes eléctricas se recuperen rápidamente cuando ocurren apagones. La energía hidroeléctrica representa alrededor del 40 por ciento de las instalaciones de la red eléctrica de EE. UU. que pueden ponerse en marcha sin un suministro de energía adicional durante un apagón, en parte porque el combustible necesario para generar energía es simplemente el agua retenida en el depósito detrás de la turbina.
Además, también puede servir como batería gigante para la red. EE. UU. tiene más de 40 plantas hidroeléctricas de bombeo, que bombean agua cuesta arriba hacia un embalse y luego la envían a través de turbinas para generar electricidad según sea necesario.
Por lo tanto, si bien la hidroelectricidad representa una pequeña porción de la generación, estas represas son esenciales para mantener el flujo del suministro de energía de EE. UU.
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A nivel mundial, la sequía ya ha disminuido la generación de energía hidroeléctrica. La forma en que el cambio climático afecte la energía hidroeléctrica en los EE. UU. en el futuro dependerá en gran medida de la ubicación de cada planta.
En áreas donde la nieve derretida afecta el flujo del río, se espera que el potencial hidroeléctrico aumente en invierno, cuando cae más nieve en forma de lluvia, pero luego disminuya en verano cuando queda menos capa de nieve para convertirse en agua derretida. Se espera que este patrón ocurra en gran parte del oeste de los EE. UU., junto con el empeoramiento de las sequías de varios años que podrían disminuir parte de la producción de energía hidroeléctrica, según la capacidad de almacenamiento que tenga el embalse.
El Nordeste tiene un desafío diferente. Allí, se espera que aumenten las precipitaciones extremas que pueden causar inundaciones. Más lluvia puede aumentar el potencial de generación de energía, y hay discusiones sobre la modernización de más represas existentes para producir energía hidroeléctrica. Pero dado que muchas represas también se utilizan para el control de inundaciones, la oportunidad de producir energía adicional a partir de esa lluvia creciente podría perderse si el agua se libera a través de un canal de desbordamiento.
En el sur de los EE. UU., se espera una disminución de las precipitaciones y una intensificación de la sequía, lo que probablemente resultará en una disminución de la producción de energía hidroeléctrica.
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El efecto que estos cambios tengan en la red eléctrica de la nación dependerá de cómo se gestione cada parte de la red.
Las agencias conocidas como autoridades de equilibrio gestionan el suministro y la demanda de electricidad de su región en tiempo real.
La autoridad de equilibrio más grande en términos de generación hidroeléctrica es la Administración de Energía de Bonneville en el Noroeste. Puede generar alrededor de 83 000 megavatios-hora de electricidad al año en 59 represas, principalmente en Washington, Oregón e Idaho. Solo el complejo Grand Coulee Dam puede producir suficiente energía para 1,8 millones de hogares.
Gran parte de esta área comparte un clima similar y experimentará el cambio climático de la misma manera en el futuro. Eso significa que una sequía regional o un año sin nieve podría afectar a muchos de los productores de energía hidroeléctrica de la Administración de Energía de Bonneville al mismo tiempo. Los investigadores han descubierto que los impactos climáticos de esta región en la energía hidroeléctrica presentan tanto un riesgo como una oportunidad para los operadores de la red al aumentar los desafíos de gestión en verano, pero también al reducir los déficits de electricidad en invierno.
En el Medio Oeste, es una historia diferente. El Operador del Sistema Independiente de Midcontinent (MISO) tiene 176 centrales hidroeléctricas en un área un 50 % más grande que la de Bonneville, desde el norte de Minnesota hasta Luisiana.
Dado que es más probable que sus plantas hidroeléctricas experimenten diferentes climas y efectos regionales en diferentes momentos, MISO y otros operadores similares tienen la capacidad de equilibrar los déficits de energía hidroeléctrica en un área con la generación en otras áreas.
Comprender estos efectos climáticos regionales es cada vez más esencial para planificar el suministro de energía y proteger la seguridad de la red, ya que las autoridades de equilibrio trabajan juntas para mantener las luces encendidas.
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El cambio climático no es el único factor que afectará el futuro de la energía hidroeléctrica. Las demandas en competencia ya influyen en si el agua se asigna para la generación de electricidad o para otros usos, como el riego y el consumo.
Las leyes y la asignación del agua también cambian con el tiempo y cambian la forma en que se gestiona el agua a través de los embalses, lo que afecta la hidroelectricidad. El aumento de las energías renovables y la posibilidad de utilizar algunas presas y embalses para el almacenamiento de energía también podrían cambiar la ecuación.
La importancia de la energía hidroeléctrica en la red eléctrica de EE. UU. significa que es probable que la mayoría de las represas estén aquí para quedarse, pero el cambio climático cambiará la forma en que se usan y administran estas plantas.
Caitlin Grady es profesor asistente de ingeniería civil y ambiental e investigador asociado en el Rock Ethics Institute de Penn State. Recibe financiación de la Fundación Nacional de Ciencias y del Departamento de Agricultura de EE. UU.
Lauren Dennis es un doctorado. estudiante de ingeniería civil y ciencias del clima en Penn State. Recibe financiación de la Fundación Nacional de Ciencias.
Este artículo se vuelve a publicar de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Puedes encontrar el artículo original aquí .
