Hidráulica — agua, presas y ecosistemas

Obra civil, sedimentos, ríos, electricidad flexible y desmantelamiento.

Antes de la electricidad, el río

Dos formas de aprovechar el agua, dos escalas de transformación

Una central hidroeléctrica convierte en electricidad la energía potencial de una diferencia de altura del agua, o la energía cinética de agua ya en movimiento. Las grandes presas de embalse retienen un volumen enorme de agua detrás de un muro, creando una diferencia de altura controlable a voluntad que permite generar electricidad de forma flexible, ajustando el caudal turbinado según la demanda de la red en cada momento. Las centrales de pasada, en cambio, aprovechan el flujo natural del río sin apenas embalsar agua, alterando mucho menos el caudal y el nivel aguas abajo, pero también con mucha menos capacidad de ajustar la generación a voluntad —dependen de lo que el río lleve en cada momento.

Construir una presa grande: una de las mayores transformaciones de ingeniería civil

Levantar una gran presa exige desviar temporalmente el cauce del río durante la construcción, excavar cimentaciones capaces de soportar la presión de millones de toneladas de agua, y verter cantidades masivas de hormigón armado —entre las mayores estructuras de hormigón construidas por el ser humano en muchos casos—, además de fabricar compuertas de control de caudal, tuberías forzadas, turbinas, generadores y las líneas eléctricas de alta tensión que conectan la central con la red. Toda esa infraestructura está pensada para durar generaciones: muchas presas hidroeléctricas siguen operando muy por encima de su siglo de vida original, algo excepcional comparado con casi cualquier otra tecnología de generación.

Sin combustible, pero con un coste territorial profundo

Durante la operación, una central hidroeléctrica no quema nada y puede responder a cambios de demanda en cuestión de minutos —una ventaja operativa que la hace muy valiosa para estabilizar una red eléctrica con mucha generación solar y eólica variable—. Pero el coste territorial de crear el embalse puede ser enorme y, en la práctica, irreversible a corto plazo: inundación permanente de valles enteros, desplazamiento forzoso de población que vivía en esas tierras, interrupción de las rutas migratorias de peces que remontaban el río, y alteración del transporte natural de sedimentos que antes fertilizaban las llanuras aguas abajo.

El sorprendente problema climático de algunas presas tropicales

En climas cálidos, la vegetación y la materia orgánica que quedan inundadas bajo un nuevo embalse se descomponen, en condiciones de bajo oxígeno, liberando metano —un gas de efecto invernadero mucho más potente que el CO₂—. La magnitud de este efecto depende muchísimo de la cantidad de biomasa inundada y del clima local: es prácticamente insignificante en muchos embalses de montaña en clima templado, pero en ciertos embalses tropicales de tierras bajas con vegetación densa puede llegar a producir, por unidad de energía generada, más emisiones de efecto invernadero que una central de carbón equivalente —un caso concreto y muy bien documentado se desarrolla en la hoja de datos de esta página—.

Lo que el río deja de llevar aguas abajo

Una presa retiene también los sedimentos que el río transportaría de forma natural hacia su desembocadura. Esa retención reduce lentamente la propia capacidad útil del embalse —se va rellenando de sedimento con los años— y puede empobrecer los suelos y los deltas situados aguas abajo, que dependían de ese aporte periódico de nutrientes y materiales. La sequía y el cambio climático añaden una incertidumbre adicional sobre la producción esperada de cualquier central hidroeléctrica, porque su generación depende directamente de cuánta agua recibe la cuenca cada año.

El final de la vida útil: renovar, retirar o repensar

Turbinas, generadores y compuertas pueden operar durante décadas con mantenimiento adecuado, pero al final de su vida útil hay que decidir entre modernizar el equipamiento de una presa ya existente, retirarla por completo —una operación de ingeniería compleja y poco frecuente, que además libera de golpe los sedimentos acumulados durante toda su vida operativa— o mantenerla más allá de su diseño original con las limitaciones que eso implique. Una presa hidroeléctrica no es una instalación que simplemente «se apague»: ha reorganizado ya de forma permanente toda una cuenca hidrográfica, y cualquier decisión sobre su futuro hereda esa transformación.

El criterio prudente para juzgar cualquier proyecto hidroeléctrico

Comparar centrales hidroeléctricas usando solo megavatios por hectárea de embalse es engañoso. Un criterio más completo incluye la energía anual realmente generada, los usos compartidos del agua embalsada —riego, abastecimiento urbano, control de inundaciones—, el impacto sobre ecosistemas fluviales y especies migratorias, la seguridad estructural de la presa a largo plazo, la gestión de sedimentos, y las alternativas disponibles. Modernizar el equipamiento de centrales ya existentes suele añadir generación eléctrica con una transformación territorial mucho menor que construir una presa nueva sobre un valle todavía intacto.

La central más antigua es también la más territorial

A favor: no quema combustible, puede arrancar y ajustar su producción en minutos —muy útil para estabilizar una red con mucha solar y eólica—, y algunos embalses ofrecen una de las relaciones energía-obtenida-por-energía-invertida más altas de cualquier tecnología.

A vigilar, de forma difícil de revertir: una gran presa transforma un río entero — inunda valles, puede desplazar población, interrumpe el paso de peces y sedimentos, y cambia la temperatura y el caudal aguas abajo. A diferencia de una central solar o eólica, casi nada de ese impacto territorial es reversible a corto plazo si se decide desmantelar la instalación.

El riesgo que la estadística global esconde: la seguridad de presas es, en conjunto, muy alta, pero un fallo catastrófico tiene consecuencias extremas — ver la hoja de datos para el caso que domina toda la estadística mundial de mortalidad hidroeléctrica.

En climas cálidos, una sorpresa climática: la materia orgánica que queda inundada bajo un embalse tropical puede descomponerse liberando metano, un gas de efecto invernadero mucho más potente que el CO₂; en algunos casos documentados, esto hace que ciertas presas tropicales emitan más gases de efecto invernadero por unidad de energía que una central de carbón equivalente.

Antes de construir una presa nueva: compara siempre con modernizar centrales existentes (repotenciación), que puede añadir generación con mucha menos transformación territorial que inundar un valle todavía intacto.

Los números, con su origen

Un solo fallo de presa domina toda la estadística mundial

La mortalidad histórica de la hidroeléctrica por unidad de energía es de ~1,3 muertes por TWh contando toda la historia desde 1965 — una cifra dominada casi por completo por un único evento: el fallo de la presa de Banqiao (China, 1975), que causó aproximadamente 171.000 muertes. Si se excluye ese evento excepcional, la mortalidad de la hidroeléctrica cae a ~0,04 muertes por TWh, comparable a la nuclear, la solar y la eólica. La lección no es que la hidroeléctrica sea peligrosa en general, sino que un fallo catastrófico de presa es uno de los pocos accidentes energéticos capaces de matar a cientos de miles de personas de una sola vez — algo que ninguna otra fuente de electricidad ha causado en la historia moderna.

Fuente: Our World in Data — What are the safest and cleanest sources of energy?.

Cuando un embalse tropical emite como una central de carbón: Balbina, Brasil

El embalse de Balbina, formado en 1987 en plena Amazonía central, se ha estudiado en profundidad como caso de referencia sobre emisiones de metano en presas tropicales. Solo las emisiones de metano medidas aguas abajo de la presa —el metano liberado tras pasar por las turbinas— equivalen a cerca del 3% de todo el metano liberado por toda la llanura de inundación del Amazonas central. Contando el conjunto de gases de efecto invernadero del embalse, el total anual equivale aproximadamente a la mitad de las emisiones de CO₂ derivadas de la quema de combustibles fósiles en São Paulo, una metrópolis de millones de habitantes. Investigaciones sobre presas amazónicas de tierras bajas concluyen que algunas pueden emitir más gases de efecto invernadero por unidad de energía que una central de carbón equivalente, precisamente por la descomposición de vegetación inundada en clima cálido.

Fuente: Kemenes et al. — Methane release below a tropical hydroelectric dam, Geophysical Research Letters.

El cuadro comparativo

Qué falta en esta tabla

La cifra de emisiones de metano varía enormemente entre un embalse templado de montaña (emisiones bajas) y uno tropical de tierras bajas con vegetación densa inundada (emisiones potencialmente muy altas): no existe un número único de «emisiones de la hidroeléctrica» que sirva para todos los embalses del mundo por igual.

Fuentes

• La Asociación Internacional de Hidroelectricidad mantiene el Hydropower Sustainability Standard.
• El IPCC evalúa la hidroeléctrica junto a otras renovables en Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation.
• Sobre la mortalidad histórica dominada por un solo fallo de presa: Our World in Data — Safest and cleanest sources of energy.
• Sobre metano en embalses tropicales, el estudio de referencia de Balbina (Brasil): Geophysical Research Letters — Methane release below a tropical hydroelectric dam.