Hidroelectricidad

Este artículo necesita ser actualizado . El motivo es el siguiente: Informe de la AIE de 2021 https://www.iea.org/reports/hydropower-special-market-report. Ayúdenos a actualizar este artículo para reflejar los eventos recientes o la información disponible. ( Enero de 2022 )

La hidroelectricidad , o energía hidroeléctrica , es la electricidad generada a partir de energía hidráulica (energía hidráulica). La energía hidroeléctrica suministra el 15% de la electricidad mundial , casi 4.210 TWh en 2023, ^[1] que es más que todas las demás fuentes renovables juntas y también más que la energía nuclear . ^[2] La energía hidroeléctrica puede proporcionar grandes cantidades de electricidad baja en carbono a demanda, lo que la convierte en un elemento clave para crear sistemas de suministro de electricidad seguros y limpios. ^[2] Una central hidroeléctrica que tiene una presa y un embalse es una fuente flexible, ya que la cantidad de electricidad producida se puede aumentar o disminuir en segundos o minutos en respuesta a la variación de la demanda de electricidad. Una vez que se construye un complejo hidroeléctrico, no produce residuos directos y casi siempre emite considerablemente menos gases de efecto invernadero que las plantas de energía alimentadas con combustibles fósiles . ^[3] Sin embargo, cuando se construye en áreas de selva baja , donde parte del bosque está inundado, se pueden emitir cantidades sustanciales de gases de efecto invernadero. ^[4]

La construcción de un complejo hidroeléctrico puede tener un impacto ambiental significativo, principalmente en la pérdida de tierras cultivables y el desplazamiento de la población. ^{[5] [6]} También alteran la ecología natural del río en cuestión, afectando los hábitats y los ecosistemas, y los patrones de sedimentación y erosión. Si bien las represas pueden mejorar los riesgos de inundaciones, su falla puede ser catastrófica.

En 2021, la capacidad eléctrica hidroeléctrica instalada a nivel mundial alcanzó casi 1.400 GW, la más alta entre todas las tecnologías de energía renovable. ^[7] La ​​hidroelectricidad juega un papel principal en países como Brasil, Noruega y China. ^[8] pero existen límites geográficos y problemas ambientales. ^[9] La energía maremotriz se puede utilizar en regiones costeras.

China añadió 24 GW en 2022, lo que representa casi tres cuartas partes de la capacidad hidroeléctrica mundial. Europa añadió 2 GW, la mayor cantidad para la región desde 1990. Mientras tanto, a nivel mundial, la generación de energía hidroeléctrica aumentó en 70 TWh (un 2%) en 2022 y sigue siendo la mayor fuente de energía renovable, superando a todas las demás tecnologías combinadas. ^[10]

La energía hidráulica se ha utilizado desde la antigüedad para moler harina y realizar otras tareas. A finales del siglo XVIII, la energía hidráulica proporcionó la fuente de energía necesaria para el inicio de la Revolución Industrial . A mediados de la década de 1700, el ingeniero francés Bernard Forest de Bélidor publicó Architecture Hydraulique , que describía máquinas hidráulicas de eje vertical y horizontal, y en 1771 la combinación de energía hidráulica , el marco hidráulico y la producción continua de Richard Arkwright jugó un papel importante en el desarrollo del sistema fabril, con prácticas de empleo modernas. ^[12] En la década de 1840, se desarrollaron redes de energía hidráulica para generar y transmitir energía hidroeléctrica a los usuarios finales.

A finales del siglo XIX, se desarrolló el generador eléctrico y ahora podía acoplarse con la hidráulica. ^[13] La creciente demanda surgida de la Revolución Industrial también impulsaría el desarrollo. ^{[14] En 1878,} William Armstrong desarrolló el primer esquema de energía hidroeléctrica del mundo en Cragside en Northumberland , Inglaterra, para alimentar una sola lámpara de arco en su galería de arte. ^[15] La antigua central eléctrica Schoelkopf No. 1 , EE. UU., cerca de las cataratas del Niágara , comenzó a producir electricidad en 1881. La primera central hidroeléctrica de Edison , la planta de Vulcan Street , comenzó a funcionar el 30 de septiembre de 1882 en Appleton, Wisconsin , con una producción de aproximadamente 12,5 kilovatios. ^[16] En 1886 había 45 centrales hidroeléctricas en los Estados Unidos y Canadá; y en 1889 había 200 solo en los Estados Unidos. ^[13]

A principios del siglo XX, muchas pequeñas centrales hidroeléctricas estaban siendo construidas por empresas comerciales en las montañas cerca de las áreas metropolitanas. Grenoble , Francia, celebró la Exposición Internacional de Energía Hidroeléctrica y Turismo , con más de un millón de visitantes en 1925. En 1920, cuando el 40% de la energía producida en los Estados Unidos era hidroeléctrica, se promulgó la Ley Federal de Energía . La Ley creó la Comisión Federal de Energía para regular las centrales hidroeléctricas en tierras y agua federales. A medida que las centrales eléctricas se hicieron más grandes, sus represas asociadas desarrollaron propósitos adicionales, incluido el control de inundaciones , el riego y la navegación . La financiación federal se hizo necesaria para el desarrollo a gran escala, y se crearon corporaciones de propiedad federal, como la Autoridad del Valle de Tennessee (1933) y la Administración de Energía de Bonneville (1937). ^[14] Además, la Oficina de Recuperación , que había comenzado una serie de proyectos de irrigación en el oeste de los Estados Unidos a principios del siglo XX, ahora estaba construyendo grandes proyectos hidroeléctricos como la presa Hoover de 1928 . ^[17] El Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos también participó en el desarrollo hidroeléctrico, completando la presa de Bonneville en 1937 y siendo reconocido por la Ley de Control de Inundaciones de 1936 como la principal agencia federal de control de inundaciones. ^[18]

Las centrales hidroeléctricas continuaron creciendo a lo largo del siglo XX. La energía hidroeléctrica se conocía como "carbón blanco". ^{[19] La central eléctrica inicial} de 1345 MW de la presa Hoover fue la central hidroeléctrica más grande del mundo en 1936; fue eclipsada por la presa Grand Coulee de 6809 MW en 1942. ^[20] La presa de Itaipú se inauguró en 1984 en América del Sur como la más grande, produciendo 14 GW , pero fue superada en 2008 por la presa de las Tres Gargantas en China con 22,5 GW . La hidroelectricidad eventualmente abastecería a algunos países, incluidos Noruega , República Democrática del Congo , Paraguay y Brasil , con más del 85% de su electricidad.

En 2021, la Agencia Internacional de Energía (AIE) afirmó que se necesitan más esfuerzos para ayudar a limitar el cambio climático . ^[21] Algunos países han desarrollado mucho su potencial hidroeléctrico y tienen muy poco margen de crecimiento: Suiza produce el 88% de su potencial y México el 80%. ^[22] En 2022, la AIE publicó un pronóstico de caso principal de 141 GW generados por energía hidroeléctrica durante 2022-2027, que es ligeramente inferior al despliegue logrado entre 2017 y 2022. Debido a que los tiempos de construcción y de obtención de permisos ambientales son largos, estiman que el potencial hidroeléctrico seguirá siendo limitado, y que solo se considerarán posibles 40 GW adicionales en el caso acelerado. ^[7]

En 2021, la AIE afirmó que se requieren importantes reformas de modernización. ^{[2] : 67}

La mayor parte de la energía hidroeléctrica proviene de la energía potencial del agua embalsada que impulsa una turbina hidráulica y un generador . La potencia extraída del agua depende del volumen y de la diferencia de altura entre la fuente y el desagüe. Esta diferencia de altura se denomina altura de descarga . Una gran tubería (la " tubería forzada ") transporta el agua desde el embalse hasta la turbina. ^[23]

Este método produce electricidad para satisfacer las demandas máximas elevadas moviendo agua entre embalses a diferentes alturas. En momentos de baja demanda eléctrica, el exceso de capacidad de generación se utiliza para bombear agua al embalse más alto, proporcionando así una respuesta del lado de la demanda . ^[2] Cuando la demanda aumenta, el agua se libera de nuevo al embalse inferior a través de una turbina. En 2021, los sistemas de almacenamiento por bombeo proporcionaron casi el 85% de los 190 GW de almacenamiento de energía de la red mundial ^{[2] y mejoraron el} factor de capacidad diaria del sistema de generación. El almacenamiento por bombeo no es una fuente de energía y aparece como un número negativo en los listados. ^[24]

Las centrales hidroeléctricas de pasada son aquellas que tienen una capacidad de embalse pequeña o nula, de modo que sólo el agua que llega desde aguas arriba está disponible para la generación en ese momento, y cualquier excedente debe pasar sin ser utilizado. Un suministro constante de agua de un lago o embalse existente aguas arriba es una ventaja significativa a la hora de elegir los sitios para las centrales hidroeléctricas de pasada. ^[25]

Una central de energía mareomotriz aprovecha el ascenso y descenso diario del agua del océano debido a las mareas; estas fuentes son muy predecibles y, si las condiciones permiten la construcción de embalses, también pueden utilizarse para generar energía durante períodos de alta demanda. Los tipos menos comunes de sistemas hidroeléctricos utilizan la energía cinética del agua o fuentes no represadas, como las ruedas hidráulicas subterráneas . La energía mareomotriz es viable en un número relativamente pequeño de lugares en todo el mundo. ^[26]

La clasificación de las centrales hidroeléctricas comienza con dos categorías de nivel superior: ^[27]

• pequeñas centrales hidroeléctricas (PCH) y
• grandes centrales hidroeléctricas (GCH).

La clasificación de una planta como SHP o LHP se basa principalmente en su capacidad nominal , el umbral varía según el país, pero en cualquier caso una planta con una capacidad de 50 MW o más se considera una LHP. ^[28] Como ejemplo, para China, la potencia de SHP es inferior a 25 MW, para India, inferior a 15 MW, y la mayor parte de Europa, inferior a 10 MW. ^[29]

Las categorías SHP y LHP se subdividen a su vez en muchas subcategorías que no son mutuamente excluyentes. ^[28] Por ejemplo, una central hidroeléctrica de baja altura con una carga hidrostática de unos pocos metros a unas pocas decenas de metros se puede clasificar como una SHP o una LHP. ^[30] La otra distinción entre SHP y LHP es el grado de regulación del caudal de agua: una SHP típica utiliza principalmente la descarga de agua natural con muy poca regulación en comparación con una LHP. Por lo tanto, el término SHP se utiliza con frecuencia como sinónimo de la central eléctrica de pasada . ^[28]

Los mayores productores de energía del mundo son las centrales hidroeléctricas, algunas de ellas capaces de generar más del doble de la capacidad instalada de las mayores centrales nucleares actuales .

Aunque no existe una definición oficial del rango de capacidad de las grandes centrales hidroeléctricas, las instalaciones de más de unos pocos cientos de megavatios generalmente se consideran grandes instalaciones hidroeléctricas.

En la actualidad, sólo siete instalaciones de más de 10 GW ( 10 000 MW ) están en funcionamiento en todo el mundo (véase la tabla siguiente). ^[31]

Rango	Estación	País	Ubicación	Capacidad ( MW )
1.	Presa de las Tres Gargantas	Porcelana	30°49′15″N 111°00′08″E / 30.82083, -111.00222 (Presa de las Tres Gargantas)	22.500
2.	Presa de Baihetan	Porcelana	27°13′23″N 102°54′11″E / 27.22306, -102.90306 (Presa de las Tres Gargantas)	16.000
3.	Represa de Itaipú	Brasil Paraguay	25°24′31″S 54°35′21″O / 25.40861°S 54.58917°W / -25.40861; -54.58917 (Represa de Itaipú)	14.000
4.	Presa de Xiluodu	Porcelana	28°15′35″N 103°38′58″E / 28.25972°N 103.64944°E / 28.25972; 103.64944 (Presa Xiluodu)	13.860
5.	Presa de Belo Monte	Brasil	03°06′57″S 51°47′45″O / 3.11583°S 51.79583°W / -3.11583; -51.79583 (Presa de Belo Monte)	11.233
6.	Presa de Guri	Venezuela	07°45′59″N 62°59′57″O / 7,76639°N 62,99917°W / 7,76639; -62,99917 (Presa de Guri)	10,235
7.	Presa Wudongde	Porcelana	26°20′2″N 102°37′48″E / 26.33389, -102.63000 (Presa de las Tres Gargantas)	10.200

Vista panorámica de la represa de Itaipú , con los aliviaderos (cerrados en el momento de la foto) a la izquierda. En 1994, la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles eligió la represa de Itaipú como una de las Siete Maravillas del Mundo Moderno . ^[32]

La pequeña central hidroeléctrica es la energía hidroeléctrica a gran escala que abastece a una pequeña comunidad o planta industrial. La definición de un proyecto de pequeña central hidroeléctrica varía, pero generalmente se acepta como límite superior una capacidad de generación de hasta 10 megavatios (MW). Esta capacidad puede ampliarse a 25 MW y 30 MW en Canadá y Estados Unidos. ^{[33] [34]}

Las pequeñas centrales hidroeléctricas pueden conectarse a redes de distribución eléctrica convencionales como fuente de energía renovable de bajo costo. Alternativamente, los proyectos de pequeñas centrales hidroeléctricas pueden construirse en áreas aisladas que no serían rentables para abastecerlas con una red eléctrica, o en áreas donde no existe una red nacional de distribución eléctrica. Dado que los proyectos de pequeñas centrales hidroeléctricas suelen tener embalses y obras civiles mínimos, se considera que tienen un impacto ambiental relativamente bajo en comparación con las grandes centrales hidroeléctricas. Este menor impacto ambiental depende en gran medida del equilibrio entre el caudal de los ríos y la producción de energía. ^{[ cita requerida ]}

El término microcentral hidroeléctrica hace referencia a instalaciones de energía hidroeléctrica que normalmente producen hasta 100 kW de potencia. Estas instalaciones pueden suministrar energía a una casa aislada o a una pequeña comunidad, o a veces están conectadas a redes de energía eléctrica. Hay muchas de estas instalaciones en todo el mundo, en particular en los países en desarrollo, ya que pueden proporcionar una fuente económica de energía sin necesidad de comprar combustible. ^[35] Los sistemas microhidroeléctricos complementan a los sistemas de energía solar fotovoltaica porque en muchas zonas el caudal de agua, y por tanto la energía hidroeléctrica disponible, es mayor en invierno, cuando la energía solar es mínima.

La energía hidroeléctrica pico es una generación de energía hidroeléctrica de menos de 5 kW . Es útil en comunidades pequeñas y remotas que requieren solo una pequeña cantidad de electricidad. Por ejemplo, el Proyecto Pico Hydro de 1,1 kW del Grupo de Desarrollo de Tecnología Intermedia en Kenia suministra 57 hogares con cargas eléctricas muy pequeñas (por ejemplo, un par de luces y un cargador de teléfono, o un pequeño televisor/radio). ^[36] Incluso turbinas más pequeñas de 200 a 300 W pueden alimentar unas pocas casas en un país en desarrollo con una caída de solo 1 m (3 pies). Una instalación pico-hidroeléctrica es típicamente de pasada, lo que significa que no se utilizan represas, sino que las tuberías desvían parte del flujo, lo dejan caer por un gradiente y a través de la turbina antes de devolverlo al arroyo.

Una central eléctrica subterránea se utiliza generalmente en grandes instalaciones y aprovecha una gran diferencia de altura natural entre dos vías fluviales, como una cascada o un lago de montaña. Se construye un túnel para llevar el agua desde el depósito alto hasta la sala de generación construida en una caverna cerca del punto más bajo del túnel de agua y un canal de descarga horizontal que lleva el agua hasta el canal de salida inferior.

Una fórmula simple para aproximar la producción de energía eléctrica en una central hidroeléctrica es:

${\displaystyle P=-\eta \ ({\dot {m}}g\ \Delta h)=-\eta \ ((\rho {\dot {V}})\ g\ \Delta h)}$

dónde

• ${\estilo de visualización P}$es potencia (en vatios )
• ${\estilo de visualización \eta}$( eta ) es el coeficiente de eficiencia (un coeficiente escalar sin unidades, que va desde 0 para completamente ineficiente a 1 para completamente eficiente).
• ${\estilo de visualización \rho}$( rho ) es la densidad del agua (~1000  kg / m ³ )
• ${\displaystyle {\punto {V}}}$es el caudal volumétrico (en m ³ /s)
• ${\displaystyle {\punto {m}}}$es el caudal másico (en kg/s)
• ${\displaystyle \Delta h}$( Delta h) es el cambio de altura (en metros )
• ${\estilo de visualización g}$es la aceleración debida a la gravedad (9,8 m/s ² )

La eficiencia suele ser mayor (es decir, más cercana a 1) con turbinas más grandes y modernas. La producción anual de energía eléctrica depende del suministro de agua disponible. En algunas instalaciones, el caudal de agua puede variar en un factor de 10:1 a lo largo de un año. ^{[ cita requerida ]}

La energía hidroeléctrica es una fuente flexible de electricidad, ya que las centrales pueden aumentar o disminuir su producción muy rápidamente para adaptarse a las cambiantes demandas energéticas. ^[31] Las turbinas hidroeléctricas tienen un tiempo de arranque del orden de unos pocos minutos. ^[37] Aunque la energía de las baterías es más rápida, su capacidad es minúscula en comparación con la hidroeléctrica. ^[2] La mayoría de las unidades hidroeléctricas tardan menos de 10 minutos en ponerse en marcha en frío y funcionar a plena carga; esto es más rápido que la energía nuclear y casi toda la energía de combustibles fósiles. ^[38] La generación de energía también se puede reducir rápidamente cuando hay un excedente de generación de energía. ^[39] Por lo tanto, la capacidad limitada de las unidades hidroeléctricas no se utiliza generalmente para producir energía de base, excepto para vaciar el estanque de inundación o satisfacer las necesidades aguas abajo. ^[40] En cambio, puede servir como respaldo para generadores no hidroeléctricos. ^[39]

La principal ventaja de las represas hidroeléctricas convencionales con embalses es su capacidad de almacenar agua a bajo costo para su posterior despacho como electricidad limpia de alto valor. En 2021, la AIE estimó que los "embalses de todas las centrales hidroeléctricas convencionales existentes en conjunto pueden almacenar un total de 1.500 teravatios-hora (TWh) de energía eléctrica en un ciclo completo", lo que representa "unas 170 veces más energía que la flota mundial de centrales hidroeléctricas de almacenamiento por bombeo". ^[2] No se espera que la capacidad de almacenamiento en baterías supere al almacenamiento por bombeo durante la década de 2020. ^[2] Cuando se utiliza como energía máxima para satisfacer la demanda, la hidroelectricidad tiene un valor mayor que la energía de carga base y un valor mucho mayor en comparación con las fuentes de energía intermitentes como la eólica y la solar.

Las centrales hidroeléctricas tienen una vida económica prolongada y algunas plantas siguen en servicio después de 50 a 100 años. ^[41] El costo de la mano de obra operativa también suele ser bajo, ya que las plantas están automatizadas y tienen poco personal en el lugar durante la operación normal.

Cuando una presa cumple múltiples propósitos, se puede añadir una central hidroeléctrica con un costo de construcción relativamente bajo, lo que proporciona un flujo de ingresos útil para compensar los costos de operación de la presa. Se ha calculado que la venta de electricidad de la presa de las Tres Gargantas cubrirá los costos de construcción después de 5 a 8 años de generación completa. ^[42] Sin embargo, algunos datos muestran que en la mayoría de los países las grandes presas hidroeléctricas serán demasiado costosas y tardarán demasiado en construirse para generar un rendimiento positivo ajustado al riesgo, a menos que se implementen medidas adecuadas de gestión del riesgo. ^[43]

Aunque muchos proyectos hidroeléctricos abastecen a las redes públicas de electricidad, algunos se crean para dar servicio a empresas industriales específicas. Los proyectos hidroeléctricos dedicados suelen construirse para proporcionar las importantes cantidades de electricidad necesarias para las plantas electrolíticas de aluminio , por ejemplo. La presa Grand Coulee pasó a apoyar el aluminio de Alcoa en Bellingham, Washington , Estados Unidos, para los aviones estadounidenses de la Segunda Guerra Mundial antes de que se le permitiera proporcionar riego y energía a los ciudadanos (además de energía de aluminio) después de la guerra. En Surinam , el embalse de Brokopondo se construyó para proporcionar electricidad a la industria del aluminio de Alcoa . La central eléctrica de Manapouri de Nueva Zelanda se construyó para suministrar electricidad a la fundición de aluminio de Tiwai Point .

Como las represas hidroeléctricas no utilizan combustible, la generación de energía no produce dióxido de carbono . Si bien el dióxido de carbono se produce inicialmente durante la construcción del proyecto y los embalses emiten algo de metano anualmente, la energía hidroeléctrica tiene una de las emisiones de gases de efecto invernadero más bajas en el ciclo de vida de la generación de electricidad. ^[44] El bajo impacto de los gases de efecto invernadero de la energía hidroeléctrica se encuentra especialmente en los climas templados . Los mayores impactos de las emisiones de gases de efecto invernadero se encuentran en las regiones tropicales porque los embalses de las centrales eléctricas en las regiones tropicales producen una mayor cantidad de metano que los de las zonas templadas. ^[45]

Al igual que otras fuentes de combustibles no fósiles, la energía hidroeléctrica tampoco genera emisiones de dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno u otras partículas.

Los embalses creados por los proyectos hidroeléctricos a menudo proporcionan instalaciones para deportes acuáticos y se convierten en atracciones turísticas. En algunos países, la acuicultura en embalses es común. Las represas de usos múltiples instaladas para el riego apoyan la agricultura con un suministro de agua relativamente constante. Las grandes represas hidroeléctricas pueden controlar las inundaciones, que de otro modo afectarían a las personas que viven río abajo del proyecto. ^[46] La gestión de represas que también se utilizan para otros fines, como el riego , es complicada. ^[2]

En 2021, la AIE pidió "normas de sostenibilidad sólidas para todo el desarrollo hidroeléctrico con reglas y regulaciones simplificadas". ^[2]

Los grandes embalses asociados a las centrales hidroeléctricas tradicionales provocan la inmersión de extensas zonas aguas arriba de las presas, destruyendo a veces bosques de tierras bajas y valles ribereños, pantanos y pastizales biológicamente ricos y productivos. La construcción de presas interrumpe el flujo de los ríos y puede dañar los ecosistemas locales, y la construcción de grandes presas y embalses a menudo implica el desplazamiento de personas y fauna silvestre. ^[31] La pérdida de tierras suele verse exacerbada por la fragmentación del hábitat de las zonas circundantes causada por el embalse. ^[47]

Los proyectos hidroeléctricos pueden ser perjudiciales para los ecosistemas acuáticos circundantes , tanto aguas arriba como aguas abajo del sitio de la planta. La generación de energía hidroeléctrica cambia el entorno del río río abajo. El agua que sale de una turbina generalmente contiene muy pocos sedimentos en suspensión, lo que puede provocar la erosión de los lechos de los ríos y la pérdida de las riberas. ^[48] Las turbinas también matarán grandes porciones de la fauna que pasa por ellas; por ejemplo, el 70% de las anguilas que pasan por una turbina morirán inmediatamente. ^{[49] [50] [51]} Dado que las compuertas de las turbinas a menudo se abren de forma intermitente, se observan fluctuaciones rápidas o incluso diarias en el caudal del río. ^[52]

La sequía y los cambios estacionales en las precipitaciones pueden limitar gravemente la energía hidroeléctrica. ^[2] El agua también puede perderse por evaporación. ^[53]

Cuando el agua fluye, tiene la capacidad de transportar partículas más pesadas que ella misma río abajo. Esto tiene un efecto negativo en las presas y, posteriormente, en sus centrales eléctricas, en particular las que se encuentran en ríos o en zonas de captación con una alta sedimentación. La sedimentación puede llenar un embalse y reducir su capacidad para controlar las inundaciones, además de causar una presión horizontal adicional en la parte de aguas arriba de la presa. Con el tiempo, algunos embalses pueden llenarse de sedimentos y volverse inútiles o desbordarse durante una inundación y fallar. ^{[54] [55]}

Los cambios en la cantidad de caudal del río se correlacionarán con la cantidad de energía producida por una presa. Los caudales más bajos del río reducirán la cantidad de almacenamiento vivo en un embalse, reduciendo así la cantidad de agua que se puede utilizar para la hidroelectricidad. El resultado de la disminución del caudal del río puede ser la escasez de energía en zonas que dependen en gran medida de la energía hidroeléctrica. El riesgo de escasez de caudal puede aumentar como resultado del cambio climático . ^[56] Un estudio del río Colorado en los Estados Unidos sugiere que los cambios climáticos modestos, como un aumento de la temperatura de 2 grados Celsius que resulte en una disminución del 10% en la precipitación, podría reducir la escorrentía del río hasta en un 40%. ^[56] Brasil en particular es vulnerable debido a su gran dependencia de la hidroelectricidad, ya que el aumento de las temperaturas, el menor caudal de agua y las alteraciones en el régimen de precipitaciones podrían reducir la producción total de energía en un 7% anual para finales de siglo. ^[56]

En las regiones tropicales se observan impactos positivos menores. En las zonas de selva baja , donde es necesaria la inundación de una parte del bosque, se ha observado que los embalses de las centrales eléctricas producen cantidades sustanciales de metano . ^[57] Esto se debe a que el material vegetal de las zonas inundadas se descompone en un entorno anaeróbico y forma metano, un gas de efecto invernadero . Según el informe de la Comisión Mundial de Represas , ^[58] cuando el embalse es grande en comparación con la capacidad de generación (menos de 100 vatios por metro cuadrado de superficie) y no se realizó ningún desmonte de los bosques de la zona antes de embalsar el embalse, las emisiones de gases de efecto invernadero del embalse pueden ser mayores que las de una planta de generación térmica convencional alimentada con petróleo. ^[59]

Sin embargo, en los yacimientos boreales de Canadá y el norte de Europa, las emisiones de gases de efecto invernadero suelen representar sólo entre el 2% y el 8% de las de cualquier tipo de generación térmica convencional a partir de combustibles fósiles. Una nueva clase de operación de explotación forestal submarina que se centra en los bosques inundados puede mitigar el efecto de la descomposición forestal. ^[60]

Otra desventaja de las represas hidroeléctricas es la necesidad de reubicar a las personas que viven en las zonas donde se planea construir los embalses. En 2000, la Comisión Mundial de Represas estimó que las represas habían desplazado físicamente a entre 40 y 80 millones de personas en todo el mundo. ^[61]

Debido a que las grandes instalaciones hidroeléctricas convencionales retienen grandes volúmenes de agua, una falla debido a una construcción deficiente, desastres naturales o sabotaje puede ser catastrófica para los asentamientos y la infraestructura río abajo.

En 1975, durante el tifón Nina, la presa de Banqiao, en el sur de China, se desplomó cuando en 24 horas cayó más de un año de lluvia (véase Fallo de la presa de Banqiao en 1975 ). La inundación resultante provocó la muerte de 26.000 personas y otras 145.000 a causa de epidemias. Millones de personas se quedaron sin hogar.

La creación de una presa en un lugar geológicamente inadecuado puede provocar desastres como el de 1963 en la presa de Vajont , en Italia, donde murieron casi 2.000 personas. ^[62]

La presa de Malpasset en Fréjus, en la Riviera Francesa (Costa Azul), en el sur de Francia, se derrumbó el 2 de diciembre de 1959, matando a 423 personas en la inundación resultante. ^[63]

Las represas más pequeñas y las microcentrales hidroeléctricas generan menos riesgos, pero pueden seguir generando peligros incluso después de su desmantelamiento. Por ejemplo, la pequeña represa de tierra Kelly Barnes se desplomó en 1977, veinte años después de que se desmantelara su central eléctrica, y causó 39 muertes. ^[64]

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La hidroelectricidad elimina las emisiones de gases de combustión de la combustión de combustibles fósiles , incluidos contaminantes como el dióxido de azufre , el óxido nítrico , el monóxido de carbono , el polvo y el mercurio del carbón . La hidroelectricidad también evita los peligros de la minería del carbón y los efectos indirectos sobre la salud de las emisiones del carbón. En 2021, la AIE dijo que la política energética del gobierno debería "considerar el valor de los múltiples beneficios públicos que brindan las centrales hidroeléctricas". ^[2]

La energía nuclear es relativamente inflexible, aunque puede reducir su producción con relativa rapidez. Dado que el costo de la energía nuclear está dominado por sus altos costos de infraestructura, el costo por unidad de energía aumenta significativamente con una baja producción. Debido a esto, la energía nuclear se utiliza principalmente para carga base . En contraste, la hidroelectricidad puede suministrar energía máxima a un costo mucho menor. Por lo tanto, la hidroelectricidad se utiliza a menudo para complementar la energía nuclear u otras fuentes para el seguimiento de la carga . Los ejemplos de países en los que están emparejados en una proporción cercana al 50/50 incluyen la red eléctrica en Suiza , el sector eléctrico en Suecia y, en menor medida, Ucrania y el sector eléctrico en Finlandia .

La energía eólica sufre variaciones predecibles según la estación, pero es intermitente a diario. La generación máxima de energía eólica tiene poca relación con el consumo máximo diario de electricidad; el viento puede alcanzar su pico durante la noche, cuando no se necesita energía, o permanecer inmóvil durante el día, cuando la demanda eléctrica es mayor. En ocasiones, los patrones climáticos pueden dar lugar a vientos bajos durante días o semanas, por lo que un embalse hidroeléctrico capaz de almacenar semanas de producción es útil para equilibrar la generación en la red. La energía eólica máxima se puede compensar con energía hidroeléctrica mínima y el viento mínimo se puede compensar con energía hidroeléctrica máxima. De esta manera, el carácter fácilmente regulable de la hidroelectricidad se utiliza para compensar la naturaleza intermitente de la energía eólica. Por el contrario, en algunos casos la energía eólica se puede utilizar para ahorrar agua para su uso posterior en estaciones secas.

Un ejemplo de ello es el comercio de Noruega con Suecia, Dinamarca, los Países Bajos, Alemania y el Reino Unido. ^{[65] [66]} Noruega utiliza un 98% de energía hidroeléctrica, mientras que sus vecinos de las llanuras tienen energía eólica. En las zonas que no tienen energía hidroeléctrica, el almacenamiento por bombeo cumple una función similar, pero a un coste mucho mayor y con una eficiencia un 20% inferior. ^{[ cita requerida ]}

En 2022, la energía hidroeléctrica generó 4.289 TWh, el 15% de la electricidad total y la mitad de las renovables. Del total mundial, China (30%) fue el país que más produjo, seguido de Brasil (10%), Canadá (9,2%), Estados Unidos (5,8%) y Rusia (4,6%).

Paraguay produce casi toda su electricidad a partir de energía hidroeléctrica y exporta mucho más de lo que utiliza. ^[69] Las plantas más grandes tienden a ser construidas y operadas por los gobiernos nacionales, por lo que la mayor parte de la capacidad (70%) es de propiedad pública, a pesar del hecho de que la mayoría de las plantas (casi el 70%) son propiedad y están operadas por el sector privado, a partir de 2021. ^[2]

En la siguiente tabla se enumeran estos datos para cada país:

• Generación total de energía hidroeléctrica en teravatios-hora ,
• Porcentaje de la generación de ese país que fue hidroeléctrica .
• capacidad hidroeléctrica total en gigavatios ,
• porcentaje de crecimiento en la capacidad hidroeléctrica, y
• el factor de capacidad hidroeléctrica para ese año.

Los datos proceden de Ember y datan del año 2023, a menos que se especifique lo contrario. ^[68] Solo incluye países con más de 1 TWh de generación. Los enlaces para cada ubicación llevan a la página de energía hidroeléctrica correspondiente, cuando está disponible.

País	Generación (TWh)	% gen.	Cap. (GW)	% de crecimiento de capital	Cap.fac .
Mundo	4183.41	14.2	1267,90	0.6	38%
Porcelana	1226.00	13.0	370,60	0,8	38%
Brasil	428,65	60.4	109,90	0,1	50%
Canadá	364,20	57,5	83.31	0.0	50%
Estados Unidos	233,96	5.5	86,66	0.0	31%
Rusia	200,87	17.1	50,57	-1.6	45%
India	149,17	7.6	47.33	0,2	36%
Noruega	135,96	88,5	34,40	0,4	45%
Vietnam	80,90	29.3	22.64	0,5	41%
Japón	74,50	7.4	28.22	0,1	30%
Suecia	66.07	39.7	16.40	0.0	46%
Venezuela (2022)	65,68	77.6	16.81	0.0	45%
Pavo	63,72	19.9	31,78	0,7	23%
Colombia	54.24	62,5	13.21	5.3	47%
Francia	53,19	10.4	24.14	-0,4	25%
Paraguay (2022)	43,87	99,7	8.81	0.0	57%
Austria	39,79	59.4	14.71	-1.4	31%
Suiza	39,00	54.8	15.28	1.4	29%
Italia	37,94	14.5	18,85	-0,4	23%
Pakistán	37,90	23.5	10.64	0.0	41%
Laos (2022)	33.40	72,7	9.65	7.7	40%
Malasia	31.51	16.8	6.21	0.0	58%
Perú	31.51	52.6	5,50	0.0	65%
Argentina	29,90	20.4	10.39	0.0	33%
Ecuador	26.61	76.4	5.19	0.0	59%
Nueva Zelanda	26.04	58,5	5.68	0.0	52%
Indonesia	24,59	7.0	6,78	1.3	41%
Chile	23,90	28.6	7.47	2.5	37%
Irán	22,65	5.9	11.68	1.6	22%
México	20.40	5.8	13.30	0.0	18%
España	20.01	7.4	16.81	0.0	14%
Alemania	19.47	3.9	5.74	2.1	39%
Tayikistán (2022)	18.66	89.4	5,76	0.3	37%
Rumania	18.30	32.5	6.57	0.0	32%
Zambia (2022)	17.09	87.8	3.17	17.0	62%
Mozambique (2022)	15.49	81.4	2.19	0.0	81%
Australia	15.26	5.6	8.44	9.5	21%
Finlandia	15.11	18.9	3.18	0.3	54%
Etiopía (2022)	14,75	95,7	4.82	18.4	35%
Islandia (2022)	13,94	70.2	2.11	0.0	75%
Egipto	13.82	6.3	2.83	0.0	56%
Corea del Norte (2022)	12.82	57,5	4.89	0.6	30%
Angola (2022)	12.64	74.6	3.73	0.0	39%
Serbia	12.19	32.0	2.49	0.0	56%
Kirguistán (2022)	11,90	85.9	2,78	0.0	49%
Ucrania (2022)	11.10	9.9	4.82	0.0	26%
República Democrática del Congo (2022)	11.00	99.6	2.93	12.3	43%
Sudán (2022)	11.00	61.6	1.48	0.0	85%
Portugal	10,98	24.5	8.19	0.0	15%
Georgia	10,85	75,5	3.45	2.1	36%
Nepal (2022)	9.67	98,5	2.20	11.7	50%
Birmania	9.37	51.6	3.27	0.0	33%
Panamá (2022)	9.24	69.2	1.84	1.7	57%
Filipinas	9.08	7.7	3.09	1.6	34%
Bután (2022)	9.00	100.0	2.33	0.0	44%
Kazajstán	8,79	7.8	2,90	3.2	35%
Costa Rica	8.45	70.5	2.37	1.7	41%
Nigeria	8.28	20.4	2,85	32.6	33%
Croacia	7.87	46,5	2.21	0.0	41%
Ghana (2022)	7,50	33.3	1.58	0.0	54%
Albania (2022)	6,96	99,4	2.49	-0,8	32%
Tailandia	6.59	3.5	3.11	0.0	24%
Bosnia y Herzegovina	6.37	37.4	1.84	0.0	40%
Zimbabue (2022)	5.88	65,9	1.08	0.0	62%
Reino Unido	5.19	1.8	2.19	0.0	27%
Sri Lanka (2022)	5.11	29.4	1.83	1.7	32%
Guatemala (2022)	5.08	38.6	1.57	0.0	37%
Camerún (2022)	5.00	61.6	0,81	0.0	70%
Uzbekistán (2022)	4,97	6.7	2.23	8.8	25%
Eslovenia	4,96	32.6	1.16	-0,9	49%
Uganda (2022)	4.81	89.2	1.03	2.0	53%
Eslovaquia	4.63	15.6	1.62	0.0	33%
Camboya (2022)	4.00	45.4	1.68	26.3	27%
Honduras (2022)	4.00	33.3	0,91	7.1	50%
Taiwán	3,96	1.4	2.10	0.0	22%
Grecia	3.87	7.8	3.43	0.3	13%
Letonia	3.80	60.8	1.57	-1.3	28%
Corea del Sur	3.72	0.6	1,80	-0,6	24%
Uruguay	3.62	27.4	1.54	0.0	27%
Costa de Marfil (2022)	3.35	30.1	0,88	0.0	43%
Bulgaria	3.11	7.8	2.53	0.0	14%
Tanzania (2022)	2.82	31.3	0,60	1.7	54%
Kenia	2.70	22.1	0,86	0.0	36%
Irak (2022)	2.65	2.3	1.56	0.0	19%
Polonia	2.38	1.4	0,98	0.0	28%
República Checa	2.34	3.1	1.12	0.9	24%
Bolivia	2.31	19.0	0,74	0.0	36%
Montenegro	2.13	52.1	0,70	0.0	35%
Armenia (2022)	2.00	22.8	1.35	0.0	17%
Guinea (2022)	2.00	65,8	0,81	37.3	28%
Sudáfrica	1.69	0,7	0,75	0.0	26%
Macedonia del Norte	1,65	23.5	0,70	0.0	27%
El Salvador	1.62	21.8	0,57	0.0	32%
Azerbaiyán (2022)	1.60	5.5	1.16	0.0	16%
Malí (2022)	1.40	37.3	0,46	43.8	35%
Malaui (2022)	1.05	77.8	0,39	0.0	31%
República Dominicana (2022)	1.00	4.6	0,62	0.0	18%

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El coste medio ponderado del capital es un factor importante. ^[2]

• Kuriqi, Alban; Jurasz, Jakub (2022). "Nexus entre la proliferación de pequeñas centrales hidroeléctricas y la conservación de los ecosistemas fluviales". Complementariedad de fuentes de energía renovables variables . Elsevier. doi :10.1016/b978-0-323-85527-3.00027-3. ISBN 978-0-323-85527-3.

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Hidroelectricidad .

• Coalición para la reforma de la energía hidroeléctrica
• Demostración interactiva sobre los efectos de las represas en los ríos Archivado el 25 de julio de 2019 en Wayback Machine.
• Asociación Europea de Pequeñas Centrales Hidroeléctricas
• IEC TC 4: Turbinas hidráulicas (Comisión Electrotécnica Internacional - Comité Técnico 4) Portal del IEC TC 4 con acceso al alcance, documentos y sitio web del TC 4 Archivado el 27 de abril de 2015 en Wayback Machine.