La energía potencial del agua

Una central de ciclo combinado, la más eficiente de las centrales térmicas, tiene un rendimiento cercano al 60%. Es decir, de la energía calorífica del combustible, en general gas natural, el 60% se transforma en energía eléctrica para la red, y el resto se disipa calentando el medio (la atmósfera o una corriente de agua). Frente a ésto, el rendimiento de una gran turbina hidráulica excede de 90%. El 10% restante calienta ligeramente (décimas de grado a lo sumo) el  flujo de agua que la atraviesa. Y existe una ventaja adicional: la energía obtenida del fluir del agua se recarga automáticamente cuando llueve.

El ciclo hidrológico es un gigantesco motor termodinámico que transforma la energía procedente del sol en energía mecánica. Cada año 500.000 km³ de agua (unas 9.000 veces la capacidad de los embalses de españoles, 55 km³) se evaporan de la superficie de la tierra y los océanos para volver a caer en alguna forma de precipitación. Poco más de una quinta parte, unos 105.000 km³ caen sobre tierra firme. El resto lo hace sobre los océanos. Un gran porcentaje del agua que cae sobre tierra firme se evapora, pero el resto, aproximadamente 35.000 km³, fluye a través de los ríos y acuíferos camino del mar. Tomando la elevación media de la tierra firme como 840 m, la energía potencial (E_ρ = ρ · V · g · h) que posee dicha masa de agua sería de unos 3·10²⁰ Julios (J), es decir, el equivalente a 260 veces el consumo manual de electricidad en España o casi cuatro veces el de todo el mundo. Desgraciadamente, sólo un pequeño porcentaje de toda esa energía puede aprovecharse.
La producción mundial anual de energía hidroeléctrica es de 1.2·10¹⁹ J, lo que representa el 4% de la energía potencial del agua superficial estimada arriba. Con ello se cubre entre el 16% y el 20% de la energía eléctrica anualmente consumida en el mundo. De forma global representa una contribución nada despreciable y debe contarse con ella para garantizar el desarrollo humano. Algunos países consumen casi exclusivamente energía eléctrica procedente de saltos  hidráulicos, como es el caso de Noruega (más del 98%), Brasil (más del 85%) o Venezuela (69%). Sin embargo, existe un límite a su aprovechamiento, ligado a la utilización de la superficie terrestre y a los otros usos del agua. Diferentes estudios indican que sería técnicamente posible producir hasta 5·10¹⁹ J anuales (17% de la energía potencial disponible) aunque sólo parece económicamente viable llegar hasta 3·10¹⁹ J (10%) ya que alcanzar el límite técnico supondría generar electricidad a un coste demasiado elevado. El aumento del precio de la energía puede incrementar el límite económico al hacer viables explotaciones que a día de hoy pueden no serlo.

...

Francisco Alcrudo (Laboratorio de Investigación en Fluidodinámica y Tecnologías de la Combustión, LIFTEC, CSIC-UZ)

Para seguir leyendo, descarga el artículo completo