El nexo agua-energía: por qué gestionar el estrés hídrico es clave para la transición global

Muchos países enfrentan una competencia cada vez más intensa por el agua entre la agricultura, las ciudades y la industria, en un contexto de sequías más frecuentes y veranos más calurosos. Simultáneamente, la demanda eléctrica está al alza, en parte por la mayor necesidad de refrigeración durante las olas de calor.

Bajo estas tendencias, el sector eléctrico no solo es vulnerable al estrés hídrico sino que, según las tecnologías elegidas, también puede agravarlo. Gestionar este equilibrio se convierte en un tema de confiabilidad e inversión que puede transformarse a lo largo de la vida útil de los activos energéticos a medida que las condiciones hídricas evolucionan. Cuando el caudal de los ríos baja o la temperatura del agua de captación sube, las plantas térmicas pueden sufrir limitaciones operativas justo cuando la demanda eléctrica llega a su pico durante las olas de calor. Estas fluctuaciones pueden condicionar la aprobación de licencias, influir en la operación de la red y elevar los requisitos de debida diligencia para proyectos en cuencas con estrés hídrico.

Las tecnologías de generación de energía tienen perfiles hídricos radicalmente distintos. La combinación de fuentes de generación y la ubicación de la infraestructura determinan qué tan expuesto queda un país a problemas relacionados con el agua, los cuales pueden limitar las operaciones, retrasar las aprobaciones y agravar el estrés hídrico impulsado por el clima.

La relación entre el agua y la electricidad es especialmente evidente en la refrigeración de las centrales. Por ello, al comparar distintas tecnologías de generación, es fundamental distinguir entre la extracción de agua (el volumen total captado de una fuente) y el consumo de agua (la proporción que no se devuelve, generalmente debido a la evaporación).

La siguiente infografía muestra que la energía eólica y la solar fotovoltaica tienen un bajo consumo de agua en su ciclo de vida; en cambio, las opciones de ciclo de vapor son más intensivas en el uso de este recurso, dependiendo del diseño de su sistema de refrigeración.

La energía eólica y la solar fotovoltaica requieren muy poca agua para operar y presentan un uso mínimo de este recurso durante su ciclo de vida en comparación con la generación térmica refrigerada por agua. Escalar las energías renovables permite:

Sin embargo, no todas las opciones bajas en carbono requieren poca agua. Las tecnologías termoeléctricas, como la energía solar de concentración (CSP) y la geotérmica, pueden exigir volúmenes considerables de agua, dependiendo del diseño de su sistema de refrigeración.

En la práctica, las medidas con mayor potencial de ahorro y reducción de riesgos hídricos se concentran en cuatro áreas:

Siempre que las condiciones del sistema lo permitan, priorizar la energía solar fotovoltaica y la eólica reduce la necesidad de operar unidades térmicas con uso intensivo de agua durante periodos de calor extremo y sequía. Este beneficio se potencia cuando las renovables se combinan con medidas que permitan una mayor utilización y una integración segura a la red.

La elección del sistema de refrigeración es lo que determina el volumen de extracción y consumo de agua en la generación térmica. Para cualquier capacidad térmica que siga siendo necesaria para cubrir picos de demanda y mantener la estabilidad de la red, los planificadores pueden mitigar los riesgos hídricos estableciendo estándares de desempeño en refrigeración.

India es un claro ejemplo de cómo interactúan las políticas de renovables y de refrigeración para reducir el riesgo hídrico en el sector eléctrico (infografía abajo). Un análisis de IRENA y el World Resources Institute evalúa cómo el despliegue de renovables y el cambio en las tecnologías de refrigeración podrían transformar el uso de agua dulce en el país para 2030. Un giro ambicioso hacia las renovables, sumado a mejores sistemas de refrigeración, podría reducir la intensidad de extracción de agua hasta en un 84% y la intensidad de consumo en un 25% respecto a los niveles de 2014. El mensaje político es simple: escalar las renovables de bajo consumo hídrico y endurecer las medidas de refrigeración para la flota térmica restante.

La ubicación geográfica define la competencia con otros usuarios y la exposición a la variabilidad climática. Evaluar los proyectos frente al estrés hídrico a nivel de cuenca y las restricciones de vertido ayuda a evitar que la capacidad operativa quede inutilizada y a prevenir conflictos con otras prioridades hídricas.

La experiencia de China demuestra cómo el estrés hídrico, la ubicación y las opciones de refrigeración pueden convertirse en limitaciones para la planificación a nivel de sistema. Una evaluación de IRENA y China Water Risk examina cómo las distintas rutas del sector eléctrico para 2030 afectan el uso del agua y la intensidad de las emisiones en el país. Se estima que el 45% de sus instalaciones de generación de energía dependen del agua dulce y están situadas en zonas de alto estrés hídrico (sin incluir la hidroelectricidad). Un mayor despliegue de energías renovables y la mejora de la refrigeración de las plantas podrían reducir la intensidad de la extracción de agua en un 42%, la intensidad del consumo de agua en un 30% y la intensidad de las emisiones en un 37% respecto a 2013. En las cuencas con escasez de agua, la planificación y el otorgamiento de permisos de generación deben tratar la disponibilidad de agua y la refrigeración como restricciones iniciales.

El estrés hídrico es estacional y local, y la variabilidad climática lo acentúa cada vez más. Los modelos de planificación deben poner a prueba el sistema frente a condiciones operativas de escasez de agua, de la misma forma en que se planifica para riesgos de combustible o de red. Un reto fundamental es anticipar las nuevas demandas eléctricas que son sensibles al agua:

Las decisiones del sector eléctrico pueden reducir el estrés hídrico o dejarlo perpetuarlo por décadas. Una transición basada en renovables no es solo una ruta hacia la descarbonización, sino también un enfoque pragmático de gestión de riesgos para operar con confiabilidad en un mundo más caluroso y con menos agua. El mensaje central es que es posible lograr una electricidad con gestión inteligente del agua, pero solo si las consideraciones hídricas se integran desde el inicio en la planificación del sistema y en las reglas de inversión.

El Global Future Council on Energy Nexus comparte ideas y ejemplos mediante su serie "Energy Nexus Insights", que comprende blogs, artículos e infografías, así como guías para líderes de los sectores público y privado, y análisis sectoriales.