Trazando un camino positivo para la naturaleza hacia un futuro energético sostenible

La próxima Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (COP27), que se celebrará en Egipto en noviembre, centra la atención en los caminos necesarios para alcanzar los objetivos climáticos globales. Una rápida descarbonización de las economías es fundamental para estabilizar el clima, incluido el logro de sistemas de energía neta cero para 2050. Pero dado que el mundo también enfrenta una crisis de naturaleza/biodiversidad y se esfuerza por lograr un conjunto de objetivos de desarrollo, estos caminos deben tener en cuenta su impacto en comunidades y ecosistemas; la estabilización del clima debe esforzarse por ser coherente con el mantenimiento de los sistemas de soporte vital de la Tierra.

Varias de las proyecciones de lo que se necesita para lograr sistemas de potencia consistentes con el 1.5° El objetivo climático C presenta una duplicación de la capacidad hidroeléctrica global, como las del Agencia Internacional de Energía (AIE) y la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA). Si bien ese es un aumento proporcional más pequeño que otras energías renovables como la eólica y la solar fotovoltaica, que se prevé que se multipliquen por más de veinte, la duplicación de la capacidad hidroeléctrica mundial representa, sin embargo, una expansión espectacular de la infraestructura principal que afectará a los ríos del mundo y a los diversos beneficios que brindan a las sociedades y economías desde la pesca de agua dulce que alimenta a cientos de millones hasta la mitigación de inundaciones y deltas estables.

Solo un tercio de los ríos más grandes del mundo siguen fluyendo libremente – y una duplicación de la capacidad hidroeléctrica mundial daría como resultado la construcción de represas de aproximadamente la mitad de ellas, mientras genera menos de 2% de la generación renovable necesaria en 2050.

Casi todos los nuevos proyectos de energía, incluidos los de energía eólica y solar, causarán algunos impactos negativos, pero las pérdidas de un tipo de ecosistema importante (grandes ríos de flujo libre) a esa escala tendrá importantes compensaciones para las personas y la naturaleza a nivel mundial. Como tal, la expansión de la energía hidroeléctrica amerita una planificación y una toma de decisiones particularmente cuidadosas. Aquí, examino algunos de los principales temas relevantes para la evaluación de la energía hidroeléctrica, incluidos los problemas que con frecuencia se malinterpretan.

A menudo se supone que la energía hidroeléctrica pequeña es sostenible o de bajo impacto, pero a menudo no es el caso. La energía hidroeléctrica pequeña no se define de manera consistente (p. ej., algunos países clasifican la 'energía hidroeléctrica pequeña' como cualquier cosa de hasta 50 MW), pero a menudo se clasifican como proyectos de menos de 10 MW. Debido a que a menudo se supone que los proyectos de ese tamaño tienen impactos menores en el medio ambiente, los pequeños proyectos hidroeléctricos a menudo reciben incentivos o subsidios y/o se benefician de una revisión ambiental limitada. Sin embargo, la proliferación de pequeñas represas hidroeléctricas puede causar impactos acumulativos considerables. Además, incluso un proyecto pequeño en una ubicación particularmente pobre puede causar impactos negativos sorprendentemente grandes.

También se presenta a menudo que la energía hidroeléctrica de pasada tiene impactos negativos limitados, pero algunas de las represas con los mayores impactos en los ríos son represas de pasada. Las represas de pasada no almacenan agua por largos períodos de tiempo; la cantidad de agua que fluye hacia el proyecto es la misma que la cantidad que sale del proyecto, al menos diariamente. Sin embargo, los proyectos de pasada pueden almacenar agua en un día cuando operan para “hidropicos”, almacenando agua durante todo el día y liberándola durante unas pocas horas de demanda máxima. Este modo de operación puede causar importantes impactos negativos en los ecosistemas de los ríos aguas abajo. Debido a que las represas a lo largo del río no tienen grandes reservorios de almacenamiento, no causan algunos de los principales impactos en las personas y los ríos asociados con los grandes reservorios de almacenamiento, incluido el desplazamiento a gran escala de comunidades y las interrupciones en los patrones estacionales del caudal de los ríos. Pero estas diferencias con demasiada frecuencia conducen a generalizaciones más amplias de que los proyectos de pasada no tienen impacto en los ríos, o incluso que la energía hidroeléctrica de pasada no requiere una presa. Si bien algunos proyectos de pasada no incluyen una represa a lo largo de todo el canal, muchos proyectos grandes de pasada requieren una represa que fragmente el canal del río (vea la foto a continuación). Esta generalización inapropiada se vuelve particularmente problemática cuando los proponentes de un proyecto señalan su estado de pasada como una abreviatura para argumentar que tendrá impactos mínimos. Esa “generalización apresurada” fue empleada por los defensores de la represa Xayaboury en el río Mekong, que está teniendo un gran impacto tanto en la migración de peces como en la captura de sedimentos que necesita el delta río abajo.

Si bien las revisiones ambientales de las represas hidroeléctricas a menudo se enfocan en las condiciones locales, los impactos negativos en realidad pueden manifestarse incluso a cientos de kilómetros de distancia de una represa. Cuando las represas hidroeléctricas bloquean el movimiento de los peces migratorios, pueden causar impactos negativos en los ecosistemas de toda una cuenca fluvial, tanto aguas arriba como aguas abajo de la represa. Y debido a que los peces migratorios a menudo se encuentran entre los contribuyentes más importantes a las pesquerías de agua dulce, esto se traduce en impactos negativos para las personas, incluso algunas que pueden vivir a cientos de kilómetros del sitio de una represa. Las represas hidroeléctricas han sido un contribuyente principal dramáticas pérdidas globales de peces migratorios, que han disminuido en 76% desde 1970, con ejemplos de alto perfil como los ríos Columbia y Mekong. Un segundo impacto a larga distancia es el sedimento. Un río es más que un flujo de agua, también es un flujo de sedimentos, como limo y arena. Los ríos depositan este sedimento cuando ingresan al océano, creando un delta. Los deltas pueden ser extremadamente productivos, tanto para la agricultura como para la pesca, y más de 500 millones de personas ahora viven en deltas en todo el mundo, incluidos los del Nilo, Ganges, Mekong y Yangtze. Sin embargo, cuando un río ingresa a un embalse, la corriente disminuye considerablemente y gran parte del sedimento cae y queda “atrapado” detrás de la presa. Los embalses ahora capturan aproximadamente una cuarta parte del flujo anual global de sedimentos—limo y arena que de otro modo ayudarían a mantener los deltas frente a la erosión y el aumento del nivel del mar. Algunos deltas clave, como el del Nilo, ahora han perdido más del 90% de su suministro de sedimentos y ahora se están hundiendo y encogiendo. Por lo tanto, las represas hidroeléctricas pueden tener un gran impacto en recursos clave en grandes cuencas fluviales, incluidos suministros alimentarios de importancia mundial, pero, con demasiada frecuencia, la revisión ambiental de los proyectos hidroeléctricos se centra principalmente en los impactos locales.

El paso de peces alrededor de las represas rara vez ha mitigado los impactos negativos de las represas sobre los peces migratorios. El paso de peces, como escaleras para peces o incluso ascensores, es un requisito de mitigación común para las presas. El paso de peces se desarrolló originalmente en ríos que tenían poderosas especies de peces que nadaban y saltaban, como el salmón, pero ahora se están agregando estructuras de paso a las represas en grandes ríos tropicales, como el Mekong o los afluentes del Amazonas, aunque hay datos muy limitados. o ejemplos de cómo funciona el paso de peces en estos ríos. A Revisión de 2012 de todos los estudios revisados ​​por pares sobre el rendimiento del paso de peces descubrió que el paso de pescado funcionaba mucho mejor para el salmón que para otros tipos de pescado; en promedio, las estructuras tienen una tasa de éxito del 62 % para los salmones que nadan río arriba. Ese número puede parecer alto, pero la mayoría de los peces deben navegar en varias presas seguidas; incluso con la tasa de éxito relativamente alta del 62% en cada presa, menos de una cuarta parte del salmón pasaría con éxito tres presas. Para los que no son salmón, la tasa de éxito fue del 21%; incluso con solo dos represas, solo el 4% de los peces migratorios tendrán éxito (ver más abajo). Además, la mayoría de los peces también requieren la migración río abajo, al menos para los peces larvarios o juveniles, y la tasa de paso río abajo es a menudo incluso más baja.

La energía hidroeléctrica ya no es la tecnología de generación renovable de menor costo. En las últimas décadas, el costo de la energía eólica se redujo en aproximadamente un tercio y el costo de la energía solar se redujo en un 90%, y es probable que estas reducciones en el costo continúen. Mientras tanto, El costo promedio de la energía hidroeléctrica ha aumentado un poco durante la última década, de modo que la energía eólica terrestre se ha convertido ahora en el costo promedio más bajo entre las energías renovables.. Aunque su coste medio sigue siendo ligeramente superior al de la energía hidroeléctrica, los proyectos solares ahora estableció consistentemente el récord para el proyecto de energía de menor costo.

La energía hidroeléctrica tiene la mayor frecuencia de retrasos y sobrecostos entre los grandes proyectos de infraestructura. Un estudio realizado por EY encontró que el 80 por ciento de los proyectos de energía hidroeléctrica experimentaron sobrecostos con un sobrecosto promedio del 60 por ciento. Ambas proporciones fueron las más altas entre los tipos de grandes proyectos de infraestructura en su estudio, incluidas plantas de energía fósil y nuclear, proyectos de agua y proyectos eólicos marinos. El estudio también encontró que el 60 por ciento de los proyectos hidroeléctricos experimentaron retrasos con un retraso promedio de casi tres años, superados solo por los proyectos de carbón que tuvieron retrasos promedio ligeramente más largos.

La energía hidroeléctrica puede proporcionar generación o almacenamiento de energía firme en apoyo de las energías renovables variables, como la eólica y la solar….

La energía eólica y solar ya son la principal forma de nueva generación agregada cada año y los pronósticos prevén redes bajas en carbono donde la energía eólica y solar son las formas dominantes de generación. Pero Las redes estables necesitarán más que energía eólica y solar, también necesitarán alguna combinación de generación firme. y almacenamiento que equilibrará las redes durante períodos, desde minutos hasta semanas, cuando la disponibilidad de esos recursos disminuya. En muchas redes, la energía hidroeléctrica se encuentra entre las tecnologías que pueden proporcionar energía firme. Un tipo de energía hidroeléctrica, la energía hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo (PSH), es actualmente la forma dominante de almacenamiento a gran escala en las redes (alrededor del 95%). En un proyecto PSH, el agua se bombea cuesta arriba cuando la energía es abundante y se almacena en un depósito superior. Cuando se necesita energía, el agua fluye cuesta abajo hacia el depósito inferior, generando electricidad para la red.

…pero estos servicios a menudo se pueden proporcionar sin más pérdida de ríos que fluyen libremente. La investigación centrada en las opciones para la expansión de la red ha demostrado que los países a menudo pueden satisfacer la demanda futura de electricidad con opciones bajas en carbono que evitan nuevas represas en ríos de flujo libre, ya sea a través de mayor inversión en energía eólica y solar para sustituir a la hidroeléctrica con grandes impactos negativos o a través de ubicación cuidadosa de la nueva energía hidroeléctrica que evite el desarrollo de represas en los principales ríos de flujo libre o en áreas protegidas. Además, los dos embalses de un proyecto de almacenamiento por bombeo pueden construirse en lugares alejados de los ríos y circular el agua de un lado a otro entre ellos. Investigadores de la Universidad Nacional de Australia mapearon Ubicaciones de 530,000 en todo el mundo con la topografía adecuada para soportar el almacenamiento por bombeo fuera del canal, con solo una pequeña fracción necesaria para proporcionar almacenamiento suficiente para las redes dominadas por energías renovables en todo el mundo. Embalses existentes u otras características tales como pozos mineros abandonados también se puede utilizar en proyectos de almacenamiento por bombeo.

No todos los escenarios globales consistentes con los objetivos climáticos incluyen una duplicación de la energía hidroeléctrica. Aunque varias organizaciones destacadas (p. ej., IEA e IRENA) que modelan cómo los futuros sistemas de energía pueden ser consistentes con los objetivos climáticos incluyen una duplicación de la capacidad hidroeléctrica global, no todos estos escenarios lo hacen. Por ejemplo, mientras que los modelos IEA e IRENA incluyen al menos 1200 GW de nueva capacidad hidroeléctrica para 2050, entre los escenarios utilizados por el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) que son consistentes con el 1.5° C objetivo, aproximadamente una cuarta parte de ellos incluían menos de 500 GW de nueva energía hidroeléctrica. Del mismo modo, el Un modelo de clima terrestre, también consistente con el 1.5° C objetivo, incluye solo alrededor de 300 GW de nueva energía hidroeléctrica para 2050.

La generación de energía hidroeléctrica puede expandirse sin nuevas represas Los sistemas de energía pueden agregar generación de energía hidroeléctrica sin agregar nuevas represas hidroeléctricas de dos maneras principales: (1) modernizar los proyectos hidroeléctricos existentes con turbinas modernas y otros equipos; y (2) agregar turbinas a presas sin motor. A estudio del Departamento de Energía de EE.UU. descubrió que, con los incentivos financieros adecuados, esos dos enfoques podrían agregar 11 GW de energía hidroeléctrica a la flota hidroeléctrica de EE. UU., un aumento del 14 % con respecto a la capacidad actual. Si hubiera un potencial similar disponible en otros países del mundo, eso representaría más de la mitad de la capacidad hidroeléctrica global adicional incluida en el Un modelo de clima terrestre para 2050. Además, la adición de proyectos "solares flotantes" en los embalses detrás de las represas hidroeléctricas, que cubren solo el 10% de su superficie, podría agregar 4,000 GW de nueva capacidad, capaz de generar aproximadamente el doble de energía que la que genera toda la energía hidroeléctrica en la actualidad.

La energía hidroeléctrica es vulnerable al cambio climático, lo que enfatiza el valor de las redes diversificadas. Yo estaba autor principal de un estudio que encontró que, para 2050, el 61 por ciento de todas las represas hidroeléctricas mundiales estarán en cuencas con riesgo muy alto o extremo de sequías, inundaciones o ambos. Para 2050, 1 de cada 5 represas hidroeléctricas existentes estará en áreas de alto riesgo de inundación debido al cambio climático, frente a 1 de cada 25 en la actualidad. A estudiar en Naturaleza Cambio Climático predijo que hasta las tres cuartas partes de los proyectos hidroeléctricos en todo el mundo tendrán una generación reducida debido a cambios en la hidrología impulsados ​​por el clima a mediados de este siglo. Los países que dependen en gran medida de la energía hidroeléctrica son vulnerables a la sequía y, en muchas regiones, este riesgo aumentará. Por ejemplo, la energía hidroeléctrica proporciona casi toda la electricidad para Zambia y una sequía de 2016 en el sur de África hizo que la generación nacional de electricidad de Zambia se redujera en un 40%, causando enormes pérdidas y trastornos económicos. Esta vulnerabilidad enfatiza el valor de las fuentes diversificadas de generación dentro de las redes.

La energía hidroeléctrica no siempre es polémica, se pueden encontrar puntos en común. Si bien las organizaciones conservacionistas y el sector hidroeléctrico a menudo han tenido una relación polémica, se pueden encontrar puntos en común. Por ejemplo, en los Estados Unidos, representantes del sector hidroeléctrico, incluida la Asociación Nacional de Energía Hidroeléctrica (NHA), y varias organizaciones conservacionistas formaron un “Diálogo poco común para la energía hidroeléctrica” (divulgación completa: representé a mi organización, World Wildlife Fund-US, en este diálogo). Los participantes en el Uncommon Dialogue acordaron que la energía hidroeléctrica tenía un papel clave en un futuro energético sostenible y que la protección y restauración de los ríos en los EE. UU. debería ser una prioridad. Los participantes de Uncommon Dialogue apoyaron una legislación consistente con esa visión compartida y el Proyecto de Ley de Infraestructura, promulgado el año pasado, incluyó US$2.3 mil millones para aumentar la capacidad hidroeléctrica sin agregar nuevas represas. (mediante modernizaciones y suministro de energía a presas sin energía)) y para la eliminación de presas envejecidas para restaurar ríos y mejorar la seguridad pública.