Un nuevo tipo de energía hidroeléctrica para una red eléctrica en transformación
China ha puesto en marcha la central de almacenamiento por bombeo de Jurong, en Jiangsu, de State Grid Xinyuan. Su presa, de 182,3 metros, es ahora la más alta del mundo entre las de almacenamiento por bombeo. La instalación almacena 17,07 millones de metros cúbicos de agua, unos 17.000 millones de litros, y tiene una capacidad instalada de 1,35 millones de kilovatios. Cuando opere plenamente con fines comerciales, se prevé que produzca unos 1.350 millones de kilovatios hora de electricidad al año durante los ciclos de generación. El proyecto llega mientras la demanda eléctrica del este de China alcanza nuevos récords y el país incorpora grandes cantidades de energía eólica y solar.
Contenido
- Un nuevo tipo de energía hidroeléctrica para una red eléctrica en transformación
- Qué hace el almacenamiento por bombeo y por qué es importante
- Dentro del proyecto de 182 metros
- Cómo encaja en la expansión hidroeléctrica de China
- Logros de ingeniería y contrapartidas ambientales
- Repercusiones regionales y proyectos transfronterizos
- Qué significa para los consumidores y la industria
- Puntos clave
A diferencia de una presa fluvial convencional, que depende del caudal constante de un gran río, una central de almacenamiento por bombeo funciona como una enorme batería de agua. Traslada agua entre un embalse superior y otro inferior: la bombea cuesta arriba cuando la red tiene electricidad excedente y la libera a través de turbinas en los momentos de mayor demanda. Esta operación en dos sentidos convierte la energía intermitente del sol y el viento en electricidad disponible de forma fiable, un servicio que necesitan centros urbanos e industriales densamente poblados como Jiangsu.
La nueva central se construyó cerca de los centros de consumo, no lejos del delta del río Yangtsé, y está diseñada para responder con rapidez. Los operadores pueden aumentar la producción en cuestión de minutos para afrontar cambios repentinos en la oferta o la demanda. Los ingenieros también incorporaron nuevas membranas impermeables en el cuerpo de la presa e instalaron válvulas esféricas de gran tamaño para mejorar la fiabilidad y facilitar el mantenimiento. El proyecto muestra cómo China construye más instalaciones para estabilizar la red, junto con nuevas fuentes de generación.
Qué hace el almacenamiento por bombeo y por qué es importante
El almacenamiento por bombeo es la forma de almacenamiento de energía a escala de red más extendida. Cuando hay electricidad excedente, por lo general durante la noche o en horas de mucho viento y sol, la central utiliza esa energía para accionar bombas que elevan el agua al embalse superior. Cuando el sistema necesita electricidad, el agua vuelve a bajar por las turbinas para generar energía. La eficiencia de ciclo completo suele situarse entre el 70 % y el 85 %. Esto significa que se pierde parte de la energía durante el ciclo, pero su valor radica en trasladarla de los momentos de excedente a los de escasez.
China está incorporando capacidad renovable a un ritmo acelerado. Ese crecimiento hace que los servicios de equilibrio sean esenciales. La instalación de Jurong reúne varias funciones en un mismo lugar. Reduce los picos de demanda al recortar el aumento del consumo por la tarde, regula la frecuencia para mantener la red en 50 hercios, controla la fase para contribuir a estabilizar el voltaje y proporciona reservas rápidas para situaciones imprevistas. Según los operadores del proyecto, la central puede aportar alrededor de 2,7 millones de kilovatios de capacidad de regulación bidireccional.
La ubicación no es casual. Jiangsu ha registrado cargas eléctricas máximas superiores a los 100 millones de kilovatios durante nueve años consecutivos, y este verano la red alcanzó un máximo de 156 millones de kilovatios. Instalar una gran central de almacenamiento en el corazón de ese sistema reduce la necesidad de poner en marcha centrales de carbón para cubrir los picos y mejora la absorción de energía renovable que, de otro modo, se limitaría cuando la red no puede recibirla toda.
Dentro del proyecto de 182 metros
La presa de Jurong alcanza los 182,3 metros, aproximadamente la altura de un edificio de 60 pisos. Los embalses pueden contener 17,07 millones de metros cúbicos de agua. La central tiene una capacidad instalada de 1,35 millones de kilovatios y, cuando opere plenamente, se prevé que produzca alrededor de 1.350 millones de kilovatios hora en un año típico de generación. A menudo se describe la instalación como un banco de energía en forma de agua. Almacena energía cuando la electricidad abunda y es barata, y la devuelve cuando aumentan la demanda y los precios.
Los ingenieros tuvieron que cumplir objetivos ambiciosos para construir una presa de almacenamiento por bombeo en una llanura de gran demanda, en lugar de hacerlo en cañones remotos. El cuerpo de la presa utiliza nuevas geomembranas impermeables para limitar las filtraciones y proteger las aguas subterráneas. La central también incorpora algunas de las válvulas esféricas más grandes instaladas en China, lo que mejora la seguridad y facilita el mantenimiento. Estas medidas ayudan a que la central realice ciclos de agua con mayor eficiencia y reducen el tiempo fuera de servicio.
Los equipos de la central son solo una parte de la historia. El centro de despacho debe gestionar arranques y paradas rápidos, así como cambios frecuentes entre los modos de bombeo y generación. Para ello se necesitan controles digitales sólidos, un seguimiento preciso del nivel del agua y coordinación con el operador regional de la red. Como el nivel del embalse superior sube y baja a diario, los equipos reforzaron las riberas y diseñaron normas de operación para limitar la erosión y proteger a las comunidades cercanas.
Cómo encaja en la expansión hidroeléctrica de China
La cartera hidroeléctrica de China abarca grandes centrales en los ríos del suroeste del país y una red cada vez mayor de instalaciones de almacenamiento por bombeo cerca de los centros de demanda. La central hidroeléctrica de Baihetan, en el río Jinsha, tiene una capacidad de 16 gigavatios y está respaldada por una presa de arco de 289 metros. Es la segunda instalación hidroeléctrica más grande del mundo, después de la de las Tres Gargantas. Proyectos como Baihetan y Wudongde suministran grandes volúmenes de electricidad con bajas emisiones de carbono y contribuyen al control de inundaciones a lo largo de extensos sistemas fluviales.
El almacenamiento por bombeo cumple una función distinta, pero complementaria. No crea energía primaria nueva a partir del caudal de los ríos. Traslada energía entre distintas horas y días, y ayuda a que las líneas de ultraalta tensión de larga distancia funcionen con mayor estabilidad. Cuando la energía hidroeléctrica del suroeste o los parques eólicos del norte la envían hacia el este, las centrales de almacenamiento por bombeo cercanas a la costa absorben los excedentes y liberan energía en los momentos de mayor demanda. Esto reduce las limitaciones a la generación renovable y la necesidad de costosas centrales para cubrir los picos en las ciudades.
China ha ampliado rápidamente su capacidad de almacenamiento por bombeo durante el actual periodo de planificación. Desde el inicio del XIV Plan Quinquenal, se han incorporado a la red más de 44,53 millones de kilovatios de capacidad de almacenamiento por bombeo. Los objetivos climáticos nacionales prevén alcanzar el máximo de emisiones de carbono antes de 2030 y la neutralidad de carbono para 2060. El almacenamiento es un puente que permite aumentar la proporción de generación renovable sin sacrificar la fiabilidad, y el almacenamiento por bombeo sigue siendo la columna vertebral de ese esfuerzo.
Logros de ingeniería y contrapartidas ambientales
Los avances técnicos hicieron posible construir una presa de esta altura para una central de almacenamiento por bombeo. La capa impermeable protege la estructura de la presa y limita las pérdidas de agua. Las válvulas esféricas de gran tamaño soportan las altas presiones que conlleva una gran altura de caída, lo que aumenta la seguridad. Los constructores tuvieron que llevar a cabo obras subterráneas complejas, túneles de toma de agua y cámaras de oscilación, al tiempo que gestionaban los efectos en los pueblos cercanos.
El almacenamiento por bombeo puede reducir algunas de las presiones ambientales asociadas a las grandes presas que bloquean ríos. Estos proyectos suelen ubicarse fuera del cauce, por lo que no interrumpen las rutas migratorias de los peces en los ríos principales. Los embalses son más pequeños y se encuentran a mayor altura, lo que puede limitar los desplazamientos de población. Sin embargo, las variaciones diarias del nivel del agua pueden afectar a la vegetación y la fauna de las riberas, y las obras siguen alterando los hábitats. Se necesitan un diseño cuidadoso y normas de operación estrictas para limitar la erosión, controlar los sedimentos y evitar la contaminación de las aguas subterráneas.
La política hidroeléctrica de China ha pasado a priorizar el control de calidad, tras un periodo en que se construyeron miles de centrales pequeñas. Las autoridades han cerrado o retirado muchas presas pequeñas, a menudo ilegales, en afluentes, que perjudicaban a especies sensibles y entraban en conflicto con nuevas zonas de protección ecológica. Los grandes proyectos se someten ahora a evaluaciones ambientales más estrictas, y proyectos como el de Jurong incorporan tecnología para contener las filtraciones y proteger los recursos hídricos cercanos.
Repercusiones regionales y proyectos transfronterizos
La energía hidroeléctrica también es un asunto diplomático en Asia. Los planes de China para construir un enorme proyecto en el Yarlung Tsangpo, el curso superior del Brahmaputra, han motivado un seguimiento estrecho y llamamientos de India, aguas abajo, a establecer salvaguardias. Las autoridades de Nueva Delhi han subrayado la necesidad de transparencia, intercambio de datos y consultas sobre proyectos que podrían modificar los caudales, los patrones de sedimentación o los ecosistemas a través de las fronteras. India sopesa sus propios grandes proyectos hidroeléctricos en Arunachal Pradesh para mejorar la seguridad hídrica y el suministro eléctrico en el noreste.
Ambas partes debaten la reanudación temprana de los intercambios de datos hidrológicos y los protocolos de cooperación sobre ríos transfronterizos. Expertos de la región señalan la importancia de evaluar los riesgos específicos de cada emplazamiento para cualquier proyecto en el Himalaya, dada la actividad sísmica y la fragilidad ecológica. Aunque las centrales de almacenamiento por bombeo como la de Jurong suelen operar fuera de los cauces y conllevan menos riesgos transfronterizos, las grandes presas en los cauces principales requieren una comunicación más estrecha entre los países vecinos.
Más allá de Asia meridional, la construcción de presas forma parte de las estrategias de seguridad energética en Eurasia. El proyecto Rogun de Tayikistán, diseñado con una presa de 335 metros de altura, ha despertado el interés de socios internacionales que buscan respaldar la independencia de Asia Central respecto de los combustibles importados. Esta actividad refleja una tendencia amplia: los países combinan grandes centrales hidroeléctricas fluviales, allí donde la geografía lo permite, con instalaciones de almacenamiento como las de bombeo, para mantener la estabilidad de las redes a medida que aumenta la proporción de energías renovables.
Qué significa para los consumidores y la industria
Para las fábricas y los hogares de Jiangsu, una mayor capacidad de almacenamiento se traduce en menos escasez durante los periodos de máxima demanda y menos presión sobre la red durante las olas de calor. El almacenamiento por bombeo ayuda a evitar recortes repentinos en la producción de parques eólicos y solares, de modo que no se desperdicia energía limpia que ya se ha pagado. También reduce la dependencia de las centrales de carbón que cubren los picos, cuyo funcionamiento es costoso y contamina en el margen.
Se prevé que la central produzca unos 1.350 millones de kilovatios hora al año durante los ciclos de generación, lo que equivale aproximadamente al consumo eléctrico anual de alrededor de un millón de hogares chinos promedio. Esta comparación muestra la escala de los equipos, pero es mejor entender el almacenamiento por bombeo como un recurso de flexibilidad. Consume energía durante el bombeo y devuelve la mayor parte durante la generación. Su valor radica en mantener las luces encendidas cuando se dispara la demanda y en mantener estables el voltaje y la frecuencia para los equipos industriales sensibles.
A medida que evoluciona el mercado eléctrico chino, centrales como la de Jurong obtendrán ingresos no solo de la venta de kilovatios hora, sino también de servicios como las reservas rápidas y la respuesta de frecuencia. Estos servicios cobran cada vez más importancia a medida que se amplía la electrificación del transporte, la calefacción y la manufactura. Con más almacenamiento en el sistema, disminuye el costo de integrar nuevos proyectos solares y eólicos, lo que beneficia a los consumidores con el tiempo.
Puntos clave
- China puso en marcha en Jiangsu una presa de almacenamiento por bombeo de 182,3 metros, la más alta de su tipo en el mundo.
- La central almacena 17,07 millones de metros cúbicos de agua y tiene una capacidad instalada de 1,35 millones de kilovatios.
- Se prevé que la producción anual durante los ciclos de generación sea de unos 1.350 millones de kilovatios hora.
- La central aporta reducción de picos de demanda, regulación de frecuencia, control de fase y reservas rápidas para la red del este de China.
- La demanda máxima de Jiangsu alcanzó los 156 millones de kilovatios este verano, lo que aumenta el valor de la capacidad de almacenamiento local.
- Desde el inicio del actual Plan Quinquenal, China ha añadido más de 44,53 millones de kilovatios de capacidad de almacenamiento por bombeo.
- El almacenamiento por bombeo ayuda a absorber la variabilidad de la energía eólica y solar y reduce la necesidad de recurrir a centrales de carbón para cubrir los picos.
- Los ingenieros utilizaron revestimientos impermeables y válvulas esféricas de gran tamaño para cumplir los objetivos de seguridad y fiabilidad a esta altura.
- China está retirando muchas presas pequeñas perjudiciales para el medioambiente y sometiendo los grandes proyectos a un escrutinio más riguroso.
- China e India debaten planes hidroeléctricos transfronterizos en el Brahmaputra, mientras se pide transparencia e intercambio de datos.
