La región latinoamericana se caracteriza por tener una matriz eléctrica renovable. Desde principios del siglo XX, la hidroelectricidad suministraba una parte significativa de la electricidad en la región, promoviendo un desarrollo con energía renovable de bajo costo. Ésta se mantuvo como la principal fuente de generación a lo largo de ese siglo, complementada por fuentes de generación fósil. En el siglo XXI, varios países de la región han adoptado con éxito políticas de promoción para la energía eólica y solar, y hoy cerca del 60% de la electricidad es renovable, con creciente participación de energías variables (al 2021, 11% de la generación era eólica y solar).
La iniciativa de Renovables en Latinoamérica (RELAC) ha planteado una meta de que, para 2030, 80% de la electricidad de sus países miembros sea renovable. Es evidente que para lograr esta meta será necesario mantener todo el parque hidroeléctrico existente en óptimo funcionamiento, así como instalar generación eólica y solar. Más aún, será fundamental contar en la red eléctrica con soluciones de flexibilidad, incluyendo el almacenamiento, a fin de poder mantener la seguridad y confiabilidad de suministro.
Almacenamiento por bombeo: una solución de flexibilidad costo efectiva
Las hidroeléctricas reversibles, también conocidas como “rebombeo” o “almacenamiento por bombeo”, son las tecnologías de almacenamiento de energía de largo plazo más difundidas a nivel global, dado el uso de tecnologías ya maduras en su construcción, y su bajo costo final por energía almacenada. Esta tecnología tiene el potencial de apoyar la transición energética en la región, pero requiere de incentivos adecuados a nivel regulatorio y de políticas públicas para su desarrollo.
Vida útil, eficiencia y costo nivelado
Una hidroeléctrica reversible se puede describir, de forma muy simplificada, como una estación de bombeo sumada a una planta de generación hidroeléctrica (en una casa de máquinas), y dos embalses (uno superior y uno inferior), además de obras civiles de conexión (tubería, túnel, etc). Si bien existen varias configuraciones posibles, esos son los elementos esenciales. La planta genera energía cuando el agua baja de un embalse a otro, a través de la turbina, y consume energía cuando se almacena el agua en el embalse superior por bombeo.
Todos los elementos de una planta hidroeléctrica reversible son utilizados comúnmente en el sector. Las obras civiles tienen una vida útil de 50 años o más, mientras que los elementos electromecánicos pueden llegar a durar hasta tres décadas, con mantenimiento adecuado. Esto significa que una planta de almacenamiento por bombeo tiene una vida útil de por lo menos tres décadas, lo cual incide directamente en el costo de almacenar energía. Por otro lado, en las centrales reversibles no existe una gran degradación de la eficiencia por la cantidad de ciclos de almacenamiento que tenga (a diferencia de las baterías). La eficiencia de una hidroeléctrica de bombeo es alrededor de 80% a 85% (consume 1,2 MWh por cada MWh generado), y este valor se mantendrá en ese orden, con adecuado mantenimiento.
Por ello, además de que las baterías y las hidroeléctricas reversibles prestan servicios que son complementarios entre sí, no es posible comparar estas tecnologías de almacenamiento puramente por el costo de inversión (CAPEX). Una comparación adecuada debe tomar en cuenta el costo total durante la vida útil (costo nivelado), que toma en cuenta la vida útil, eficiencia, servicio prestado, número de ciclos, etc. En el caso de las hidroeléctricas reversibles, el costo de almacenamiento se encuentra en el orden de 150 a 200 $US/MWh, y actualmente es la tecnología de almacenamiento de menor costo. A futuro, se proyecta que las hidroeléctricas reversibles seguirán siendo competitivas en algunas aplicaciones, como el arbitraje de energía, o el apoyo a las redes de transmisión, mientras que las baterías liderarán otros servicios.
Impacto ambiental y social
Las hidroeléctricas tradicionales tienen impactos ambientales y sociales, principalmente por interrumpir un curso de agua que afecta a la fauna, flora, y comunidades que dependen de él. Por el contrario, las hidroeléctricas reversibles no necesitan interrumpir el curso de un río para crear un embalse. Existen diferentes configuraciones que evitan estos impactos ambientales y sociales. Por ejemplo:
- Embalses inferior y superior completamente nuevos, sin estar conectados a un río. Estos pueden ser construidos en áreas de bajo impacto, e incluso en minas abandonadas.
- Un embalse superior nuevo, y un río que actúa como reservorio inferior (sin embalse, el flujo del río se mantiene).
- Un embalse existente (de una presa ya construida), como embalse superior o inferior, y construir el embalse adicional, sin represar un río.
En todos estos casos, el impacto ambiental es mucho menor que el de una hidroeléctrica tradicional, y no se interrumpe un curso natural de agua.
Más aún, las hidroeléctricas reversibles no necesariamente requieren de grandes embalses. Estas pueden diseñarse para almacenar energía por 8 a 20 horas, y para complementar energía solar, por ejemplo. En ese caso el volumen de agua a almacenar es sustancialmente inferior al de una hidroeléctrica tradicional.
Flexibilidad operativa
Hasta ahora hemos descrito el funcionamiento de una hidroeléctrica por bombeo en su función más básica: bombear energía, o generar electricidad. No obstante, existen funciones más avanzadas que se logran con configuraciones hidromecánicas más complejas y que permiten a las hidroeléctricas reversibles prestar al sistema eléctrico una gama de servicios auxiliares de mucho valor. Por ejemplo, las hidroeléctricas reversibles con varias unidades pueden funcionar al mismo tiempo consumiendo energía con unas unidades y generando energía con otras, lo que se conoce como “corto circuito hidráulico”. Si bien, desde el punto de vista energético, esto no parece tener sentido, puede ser útil como elemento de balance en el sistema. Por ejemplo, el rango operativo de una central de 100 MW con esas características sería de -100 MW a 100 MW, dando al operador mayor flexibilidad en ese nodo. De la misma manera, las hidroeléctricas reversibles pueden funcionar como compensadores síncronos, y brindar al sistema energía reactiva que ayuda a mejorar la calidad de la energía del sistema. Esto puede ser fundamental en áreas donde existe congestiones de transmisión, o mucha generación que no tiene energía reactiva. Finalmente, es evidente que la hibridación de las centrales reversibles con otras formas de energía (particularmente solar) se convierte en una adición de mucho valor, dado que una central híbrida de este tipo podría entregar energía 100% renovable con alta firmeza y bajo impacto ambiental.
Aprovechar lo que ya conocemos
Las hidroeléctricas reversibles representan una pieza clave en la transición hacia un sistema eléctrico sostenible en Latinoamérica. Con su capacidad para almacenar energía de manera eficiente y flexible, sin afectar los cursos naturales de agua, estas instalaciones no solo complementan la generación eólica y solar, sino que también ofrecen soluciones de respaldo crucial para mantener la estabilidad de la red eléctrica. Con una vida útil significativamente más larga y costos competitivos a lo largo de su ciclo de vida, las hidroeléctricas reversibles destacan como una opción superior en términos de sostenibilidad ambiental y viabilidad económica. Su integración estratégica con otras fuentes renovables promete fortalecer aún más el camino hacia un futuro energético limpio y resiliente para la región.
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