El cambio climático impacta los costos y la seguridad energética de la generación hidroeléctrica

La energía hidroeléctrica convierte la energía de las fuerzas del agua en electricidad. Esta tecnología de generación eléctrica funciona aprovechando el movimiento del agua que fluye a través de las turbinas de las plantas que están conectadas a sus respectivos generadores eléctricos, lo cual genera electricidad al girar por la fuerza del agua.

Al depender de la disponibilidad del agua en los ríos, esta fuente de energía no se puede utilizar si no hay suficiente agua, lo que disminuye o interrumpe la producción de electricidad y sobrecarga los sistemas energéticos.

1. Crecientes impactos del cambio climático que alteran la generación en las plantas hidroeléctricas

El clima es cada vez más variable e incierto, y el aceleramiento continuo del cambio climático lo está haciendo aún más, por lo que el nivel de la generación hidroeléctrica se vuelve cada vez menos predecible e incierto en el tiempo. 

Esta tecnología es actualmente la principal fuente instalada en el mundo de energía renovable y es una de las fuentes renovables más antiguas del mundo.

Ha sido y sigue siendo la principal fuente renovable de energía en el mundo, pero ahora enfrenta el creciente desafío del climático, ya que es fuente de energía renovable que más se verá afectada por este fenómeno global, lo que aumenta la incertidumbre sobre su nivel de generación de electricidad en el tiempo.

Los estudios internacionales han venido llamando la atención de que la generación hidroeléctrica se está volviendo cada vez más riesgosa (en términos de costos y de seguridad de suministro de electricidad) debido al cambio climático, lo que provoca una pérdida de valor en su inversión y su aporte a los sistemas eléctricos.

Este fenómeno climático, que continúa avanzando con el tiempo, le genera múltiples y crecientes riesgos, ya que crea importantes cambios en la disponibilidad de agua en los ríos, aumenta la temperatura del agua en los embalses (que incrementa la evaporación del agua) y aumenta la frecuencia y la severidad de fenómenos climáticos extremos adversos.

Dentro de estos fenómenos extremos se encuentran sequías e inundaciones cada vez más severas y frecuentes que disminuyen la disponibilidad de agua en los ríos y dañan la infraestructura respectivamente.

Un desglose más detallado de los impactos del cambio climático en la generación hidroeléctrica se muestra a continuación:

• Sequías y reducción de la disponibilidad de agua. El cambio climático está agravando las sequías en muchas regiones del mundo, lo que provoca la disminución del nivel de agua en los ríos y los embalses, lo que puede reducir significativamente la generación de electricidad de las plantas hidroeléctricas.

• Inundaciones y daños en presas. El aumento de la intensidad y frecuencia de las tormentas extremas, incluidas las inundaciones, puede dañar las presas hidroeléctricas y la infraestructura, e incluso provocar fallas en los embalses y derrumbes en las laderas de los ríos.

• Precipitaciones erráticas. El cambio climático está provocando patrones de precipitaciones cada vez más erráticos, lo que dificulta la predicción de la disponibilidad de agua, conduce a una reducción de la generación de energía hidroeléctrica y afecta la programación de la oferta eléctrica futura.

• Todo esto obliga a los países que dependen fuertemente de la generación hidroeléctrica (como Costa Rica) a tener que invertir en plantas adicionales de energía firme de respaldo, lo que aumenta los costos de la electricidad.

Con respecto a las sequías, y como lo he señalado en columnas anteriores, los expertos internacionales han señalado desde hace bastante tiempo que el cambio climático va a traer menos precipitaciones y más sequías extremas.

Entre muchas otras cosas, estos expertos han señalado lo siguiente:

• Los efectos del cambio climático conducen a un escenario de un aumento general de la severidad de las sequías tanto meteorológicas como hidrológicas, debido a los efectos combinados de la reducción de las precipitaciones y el incremento de la evapotranspiración.

• El cambio climático altera la capacidad operativa y de los resultados económicos de las fuentes renovables de energía, particularmente aquellas que son más vulnerables a este fenómeno.

• Las energías renovables, intrínsecamente dependientes del clima, tendrán cambios en su cantidad, su disponibilidad en el tiempo, su rendimiento operacional y su nivel de producción de energía.

• Entre las fuentes renovables, la generación hidroeléctrica es la fuente de energía que más se ve afectada directamente por el cambio climático ya que es muy sensible a la cantidad, el momento y los patrones geográficos de precipitación y de temperatura.

• Se espera que el cambio climático traiga menos precipitaciones y más sequías extremas en determinadas partes del mundo, causando escasez de electricidad en los países que dependen altamente de la hidroelectricidad.

De esta manera, un sistema eléctrico con una alta dependencia de plantas hidroeléctricas conlleva una creciente vulnerabilidad climática que incide en los resultados económicos (costos, rentabilidad, etc.) y en la seguridad del suministro eléctrico.

La evidencia está mostrando que los países con una alta dependencia de la energía hidroeléctrica son particularmente vulnerables a los impactos climáticos.

• Los cambios en la escorrentía de los ríos, junto con el aumento de la evaporación en los embalses, tendrán una serie de efectos sobre la producción de energía hidroeléctrica. Estos incluyen los impactos sobre el funcionamiento del sistema, los costos, los efectos financieros y los impactos sobre otros sectores energéticos.

• Las plantas hidroeléctricas se caracterizan por bajos costos de operación, pero altos costos fijos. Cuando se reducen las lluvias por las alteraciones del clima, los costos fijos por kWh generado aumentan significativamente porque se genera menos electricidad.

Los ingresos por ventas de electricidad son la única manera de atender los costos fijos, incluyendo la deuda de capital.

Los costos fijos de las plantas hidroeléctricas son muy altos y dominan la estructura de costos, principalmente debido a las cuantiosas inversiones iniciales requeridas para la construcción, que son independientes de la cantidad de electricidad generada.

Estos costos fijos incluyen los costos de capital, de construcción y de la infraestructura relacionada, la adquisición de terrenos, y la compra de los equipos (turbinas, generadores, etc.).

Además, para suplir la escasez o faltante de electricidad que se crea con la reducción de la generación eléctrica proveniente de las plantas hidroeléctricas, es necesario recurrir a adicionales fuentes de energía firme (en general térmica).

Así, las reducciones de las ventas de electricidad afectarán el rendimiento de la inversión y, por lo tanto, la viabilidad económica de la planta. La pérdida de capacidad de generación hidroeléctrica requerirá que se construyan plantas adicionales para satisfacer la demanda, requiriendo capital adicional y reduciendo los retornos económicos generales del sistema.

Los crecientes impactos del cambio climático se adicionan a otros factores tradicionales que los expertos ya venían señalando y que afectan el valor de la inversión en las plantas hidroeléctricas y que están relacionados con los impactos ambientales y sociales de la generación hidroeléctrica:

• Pérdida de hábitat y degradación de ecosistemas. Las presas pueden alterar significativamente los ecosistemas fluviales al crear embalses, modificar el caudal y alterar la temperatura y la composición química del agua. La inundación de tierras para un embalse hidroeléctrico tiene un impacto ambiental importante que áreas boscosas y el hábitat de la vida silvestre.

• Desplazamiento comunitario y pérdida de medios de vida. La construcción de presas puede provocar el desplazamiento de comunidades y la pérdida de medios de vida, especialmente para quienes dependen del río para la pesca, la agricultura u otras actividades.

• Contaminación del agua. Los embalses pueden provocar un aumento de la sedimentación, la contaminación por nutrientes y la acumulación de contaminantes, lo que afecta la calidad del agua.

Otros factores que los expertos internacionales han señalado y que afectan el valor de la generación hidroeléctrica (en términos económicos, etc.), particularmente para los nuevos proyectos, son los siguientes:

• Costos y riesgos de construcción. La construcción de presas puede ser costosa y conlleva diversos riesgos, como deslizamientos de tierra e inestabilidad geológica.

• Los mejores sitios y económicamente viables para construir plantas hidroeléctricas ya fueron desarrollas. Los sitios más adecuados para las plantas hidroeléctricas ya se han desarrollado.

• La energía hidroeléctrica es una tecnología madura. Los avances tecnológicos han sido muy limitados con oportunidades limitadas de desarrollo y los costos de modernización de las presas existentes pueden ser elevados.

Muchas de las plantas hidroeléctricas que se encuentran actualmente en operación son las instalaciones antiguas y obsoletas. Muchas de ellas se construyeron entre las décadas de 1960 y 1980, según la International Energy Agency (IEA). Se estima que el 40 % de las instalaciones existentes tienen 40 años o más y necesitan modernización y renovación, lo cual tiene un alto costo.

Debido a todo lo anterior (cambio climático, agotamiento de sitios económicamente factibles para construir plantas hidroeléctricas, etc.), el desarrollo de la generación hidroeléctrica ha venido teniendo un crecimiento muy bajo en el mundo y en muchos países se ha estancado.

Como resumen, el cambio climático genera múltiples riesgos para las plantas hidroeléctricas. Por ejemplo, cambios significativos en la disponibilidad de agua en los caudales de los ríos, mayor frecuencia de fenómenos meteorológicos extremos y aumento de la temperatura del agua que causa evaporación y reduce así su disponibilidad.

Una reducción del caudal de los ríos debido a sequías o cambios en los patrones de precipitaciones reduce significativamente la capacidad de generación de energía de las plantas hidroeléctricas. De igual manera, las lluvias torrenciales o las condiciones meteorológicas severas pueden causar daños a la infraestructura e interrumpir las operaciones.

• Los continuos cambios tecnológicos están impulsando otras fuentes de energía

Debido a los continuos adelantos tecnológicos, las fuentes de energía de mayor crecimiento en el mundo son actualmente la solar fotovoltaica (FV) y la eólica, debido a sus costos bajos:

• La solar fotovoltaica ha sido la fuente de generación de electricidad de mayor crecimiento desde hace varios años porque es la que tiene el costo más bajo y se espera que usos en el futuro crezca aún más rápidamente. 

• La eólica es la segunda con respecto a su crecimiento y hacia futuro seguirá creciendo aún más.

• Ambas fuentes de energía han tenido adelantos tecnológicos importantes que han reducido significativamente sus costos, los cuales continuarán reduciéndose con los continuos adelantos tecnológicos.

• El desarrollo de ambas fuentes de energía puede realizarse de manera modular en los sitios donde se desarrolla, por lo que se facilita el aumento de la capacidad de generación cuando sea necesario conforme la demanda crece y disminuye los costos.

Debido al bajo crecimiento de la construcción de plantas hidroeléctricas y alto crecimiento de plantas solares y eólicas, la International Energy Agency predice que la energía hidroeléctrica eventualmente será superada como la primera fuente de energía renovable por las energías solar y eólica hacia el 2030.

• Muchas plantas hidroeléctricas fueron construidas con datos climáticos hoy en día obsoletos

La variabilidad del nivel de generación prevista hacia el futuro para la gran mayoría de las plantas hidroeléctricas se vuelve incierta porque su planificación estuvo basada en datos climáticos hoy en día obsoletos que, con el aceleramiento del cambio climático, subestiman los impactos de los fenómenos meteorológicos extremos actuales y futuros.

Hay que tener claro que el cambio climático desafía el supuesto tradicional que la experiencia hidrológica del pasado es repetitiva y que proporciona una buena guía para estimar las condiciones futuras. Este fenómeno vino a cambiar la validez de todos estos supuestos.

• Caso de Costa Rica

En una época hidrológica normal, la generación de electricidad en el país con plantas hidroeléctricas ha representado en promedio un 75% de la generación eléctrica total, lo cual es muy alto.

Con el aceleramiento del cambio climático, la dependencia excesiva de la hidroelectricidad aumenta la vulnerabilidad climática del Sistema Eléctrico Nacional (SEN).

En cuanto a los costos de generación, no solamente el costo por kWh generado aumenta como consecuencia de las alteraciones climáticas (al generase menos electricidad), sino que, adicionalmente, para compensar la disminución de la generación de las plantas hidroeléctricas, se debe generar esta escasez o faltante de electricidad utilizando las plantas térmicas que consumen los caros búnker y diésel importados.

Entre otros factores, como consecuencia de la menor generación de las plantas hidroeléctricas (con el consecuente aumento de los costos unitarios por kWH), desde hace un tiempo ha venido ocurriendo lo siguiente que también aumenta significativamente los costos:

• Las plantas térmicas actuales del ICE (que utilizan los caros búnker y diésel importados) han venido teniendo un alto uso.

• Las importaciones de electricidad del Mercado Eléctrico Nacional (MER), generada con plantas térmicas en los países de la región, han aumentado también, lo cual ha generado un alto costo a la electricidad que se vende en el país.

Las importaciones de electricidad del Mercado Eléctrico Regional (MER) se realizan a través de la línea de transmisión internacional SIEPAC pagando adicionalmente el costo del peaje correspondiente de transmisión.

Las importaciones de electricidad del Mercado Eléctrico Regional (MER) no solamente tienen un costo mayor, sino que también no brindan ninguna seguridad energética firme al SEN.

Sobre este tema, el Plan de Expansión de la Generación Eléctrica 2022-2040 del ICE señaló lo siguiente:

• Los contratos (de suministro eléctrico en el MER) solo son funcionales cuando hay suficiente capacidad para atender toda la demanda.

• Cuando hay faltantes, los gobiernos nacionales emiten disposiciones extraordinarias justificadas por la emergencia del racionamiento y podría haber una gran presión sobre los contratos internacionales.

• Por esta razón, en el presente plan de expansión no se considera la importación como una fuente energética disponible.

El Mercado Eléctrico Regional (MER) tiene también límites como opción de abastecimiento eléctrico ya que, en el caso de sequías severas y largas, la oferta eléctrica no solamente se reduciría porque los países de la región estarían enfrentando una sequía parecida y los países buscan abastecer prioritariamente su mercado eléctrico nacional, sino que además la capacidad máxima de transmisión de la línea SIEPAC es limitada (300 MW) y es usada por varios países a la vez.

Las plantas térmicas del ICE (que poseen una capacidad instalada de 520,9 MW) tienen un alto costo debido al alto costo del búnker y del diésel importados.

La capacidad de las plantas térmicas del ICE es también insuficiente para asegurar el suministro de electricidad, por lo que esta institución publicó una licitación para alquilar plantas térmicas que utilizan el caro diésel importado. 

Una reciente publicación titulada “ICE estudia ofertas de 3 consorcios en licitación de $145 millones para generación térmica” así lo confirma.

La institución ha señalado que, “De no gestionarse esta contratación, el ICE no se tendrá el respaldo energético requerido para hacerle frente a los veranos del 2026, 2027 y 2028”.

En el mundo ya casi no se usa el búnker y el diésel para la generación térmica de electricidad por es demasiado caro y genera altas emisiones al ambiente. En su lugar se utiliza el gas natural porque es mucho más barato y genera muchos menos emisiones al ambiente.

Pero en Costa Rica no se quiere utilizar gas natural, a pesar de en el país existen un importante potencial

La generación eléctrica con las plantas térmicas actuales del ICE y las importaciones de electricidad del Mercado Eléctrico Nacional (MER) han aumentado significativamente, lo cual ha estado creando un altísimo costo.