La producción de electricidad ha sido y es cada día más un elemento decisivo en el desarrollo económico y social, y por consiguiente en el mejoramiento de las condiciones de vida de la humanidad. Sin embargo, actualmente 1 700 millones de personas en los países en desarrollo no tienen acceso a la electricidad. La mayoría de ellos viven en áreas rurales y a pesar de los programas de electrificación rural, el número de personas sin electricidad crece, en gran medida porque el crecimiento de la población es mayor que el crecimiento de las facilidades. Es significativo que 80% de la población viva en el mundo en desarrollo y que esos países consuman solamente 20% de la energía producida comercialmente. De acuerdo con el Banco Mundial, los pobres gastan más de 12% de sus ingresos en energía, lo que representa, en proporción, más de cuatro veces lo que gasta una familia de ingresos medios en el mundo desarrollado.
Teniendo en cuenta lo anterior, resulta evidente que para cumplir los objetivos del milenio de las Naciones Unidas, será necesario lograr una expansión significativa del acceso
a la energía en los países en proceso de desarrollo. Pero esta expansión no puede hacerse con fuentes de energía que contribuyan a empeorar las condiciones medioambientales, y es aquí donde las fuentes renovables entran a representar
su papel como herramienta clave para el desarrollo sostenible de esos países.
La energía hidráulica es una fuente renovable, barata, confiable y de tecnología probada, que desde finales del siglo xix ha jugado un rol importante en la producción de energía eléctrica y que ostenta significativos atributos ambientales: limpieza, sostenibilidad
y muy especialmente la ausencia de emisión de gases de efecto invernadero, lo que la sitúa como opción prioritaria en la solución de la producción de electricidad, para todos los países.
Por otra parte, durante los dos primeros tercios del siglo xx se actuó como si la capacidad global autodepuradora del medio ambiente fuera infinita y que se podía,
sin consecuencias, verter a los ríos los desechos sólidos y líquidos, y dejar que los vientos se llevaran los gases nocivos. No fue hasta los años ochentas del siglo xx
que se comenzó a pensar en los aspectos ambientales de la producción de energía
y que, como resultado de la presión ejercida por el crecimiento de la población
y la industria, la renovabilidad y la sostenibilidad ganaron reconocimiento como aspectos importantes en el planeamiento de la generación eléctrica. Esto contribuyó a elevar aún más la trascendencia de la hidroenergía.
Sin embargo, las grandes estaciones hidroeléctricas pueden generar impactos ambientales de consideración, que hagan necesario tomar la decisión de no emprender
su construcción. Estos impactos pueden mitigarse al máximo reduciendo el tamaño
de las centrales, es decir, priorizar la instalación de pequeñas estaciones hidroeléctricas, que debe aclararse que no son versiones reducidas de las grandes centrales.
El propósito esencial de este artículo es destacar las ventajas de la energía hidráulica como fuente y de la pequeña hidroenergía como solución a los problemas energéticos
del mundo en desarrollo, además de la importancia que tiene para Cuba el máximo aprovechamiento de sus recursos hidroenergéticos.
La producción hidroeléctrica en el mundo
La energía hidráulica suministra 17% de la electricidad producida en el mundo, con una capacidad instalada de unos 730 GW, y con otros 100 GW en proceso de construcción. De ese modo, resulta la más importante de las fuentes renovables de energía para la producción de electricidad. Esa energía se produce en grandes y pequeñas centrales hidroeléctricas (PCHE). Todavía no existe una definición aceptada internacionalmente de PCHE, y su potencia límite se ha definido de modo diferente en diversos países y por distintas autoridades. Por ejemplo, la Organización Latinoamericana de Energía (OLADE) considera PCHE las estaciones que tienen una potencia instalada de menos de 5 MW.
La Comisión Europea asigna a ese límite 10 MW; la India lo sube a 25 MW; China,
a 50 MW. Otros lo consideran como de 15 MW y hasta de 30 MW. Con esta incertidumbre resulta difícil interpretar cuando algunos autores, como Taylor, Upadhyay
y Laguna, refieren que la potencia instalada en PCHE en el mundo en el 2002 era
de 47 GW, similar en escala a la de otras fuentes renovables.
La energía hidráulica y el cambio climático
El cambio climático es provocado, entre otras causas, por las emisiones de gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono (CO2), durante el proceso de quema de combustibles fósiles. Debe recordarse que la emisión de otros gases producto de la combustión de portadores energéticos, es medida en dióxido de carbono equivalente.
La energía hidráulica en general se caracteriza por:
• Ser una fuente inagotable de energía. Al ser una fuente renovable, se recupera anualmente a través del ciclo hidrológico y no se agota a largo plazo, como ocurre con los combustibles fósiles.
• No producir emisiones de gases de efecto invernadero. Como en la producción de una central hidroeléctrica no hay ningún proceso de combustión, no se liberan a la atmósfera gases nocivos que contribuyan al calentamiento global. Por ejemplo, para producir la misma cantidad de energía que una PCHE de 1 000 kW que trabaja al filo de la corriente, se emitirían a la atmósfera: si se utiliza petróleo, 3 000 toneladas anuales de CO2; si se utiliza carbón, 3 750 toneladas, y si se utiliza gas natural, 2 250 toneladas. Vistos desde ese ángulo, los pequeños aprovechamientos hidroeléctricos exhiben la menor emisión de sustancias deletéreas por unidad de energía producida, seguidos de la energía producida por el viento.
• Tener un alto coeficiente de reembolso (payback ratio). Para un sistema de generación de energía, el coeficiente de reembolso es la relación entre la energía producida durante su tiempo de vida y la energía requerida para construir, mantener y alimentar el equipo de generación. Un coeficiente bajo de reembolso de un sistema significa que se necesita mucha energía para mantenerlo, y esa energía es capaz de producir importantes impactos ambientales.
• Disponer de una tecnología probada y desarrollada. Las turbinas hidráulicas han alcanzado un alto desarrollo en su perfeccionamiento y una alta eficiencia como máquinas, y el know how de su diseño y fabricación está en general disponible.
• Poder entrar en línea rápidamente. Las turbinas hidráulicas no necesitan de un calentamiento previo para trabajar, como es el caso de las termoeléctricas, y pueden entrar en línea y sincronizarse al sistema en pocos minutos.

Impactos ambientales de las centrales hidroeléctricas
Tal como señalan algunos autores, como George Ledec y Juan Quintero, muchos países desarrollados dependen de la energía hidráulica para producir una porción sustancial
de su electricidad. Por otra parte, en los países en desarrollo la rápida urbanización
y el incremento continuo de la población asegura un crecimiento sostenido de la demanda de electricidad por algunos decenios. De ese modo, por sus ventajas económicas
y ambientales, los proyectos hidroeléctricos (grandes y pequeños) seguirán teniendo
una alta preferencia en el planeamiento de la producción de energía y en las acciones para minimizar los impactos ambientales de la producción de energía.
En el caso de las grandes hidroeléctricas, se seguirán construyendo grandes presas, siempre que se minimicen los efectos ambientales, para lo cual el aspecto más importante a considerar será la selección del mejor lugar para su emplazamiento.
Para determinar ese lugar, Ledec y Quintero proponen evaluar quince indicadores
que se relacionan a continuación:
1. Área superficial del embalse (hectáreas inundadas por MW).
2. Personas que deben reubicarse (personas/MW).
3. Hábitat natural crítico afectado (número y hectáreas).
4. Diversidad de peces (número).
5. Endemismo de peces (número).
6. Valores culturales afectados (número y tipo).
7. Tiempo de retención del agua (días).
8. Biomasa inundada (toneladas por hectárea).
9. Longitud de río inundada (km).
10. Longitud de río dejada prácticamente seca (km).
11. Número de tributarios aguas abajo (número).
12. Transferencias entre cuencas.
13. Probabilidad de estratificación del embalse.
14. Vida útil del embalse (años).
15. Caminos de acceso a través de bosques (km).
Si se trata de pequeñas hidroeléctricas, los embalses que se construyen son diarios o semanales, y hasta al filo de la corriente, lo que reduce al mínimo las afectaciones que puedan producirse, como resulta de analizar los quince indicadores propuestos.
La operación de las pequeñas hidroeléctricas
En dependencia de su ubicación geográfica y del papel que deben desempeñar, las pequeñas hidroeléctricas pueden trabajar aisladas, interconectadas formando pequeños sistemas aislados, o conectadas directamente al sistema electroenergético nacional.
También el régimen de operación se puede calificar como subordinado, si el uso principal del agua no es la producción de energía; combinado, si de los distintos usos del agua no hay ninguno que pueda considerarse principal, y exclusivo, si se utiliza sólo para la producción de energía.
Desde el punto de vista económico, el costo de producción de la energía eléctrica
en las máquinas aisladas y los sistemas aislados puede resultar alto, si la producción
es pequeña y la operación de la estación es manual. Sin embargo, en el caso de las estaciones conectadas al sistema electroenergético nacional, la producción de electricidad puede ser tan económica como en las grandes hidroeléctricas. Por lo
que es conveniente aprovechar todas las fuentes posibles de energía hidráulica que puedan contribuir a incrementar la capacidad del sistema, como se hace por ejemplo
en Francia, donde estaciones tan pequeñas como de 5 kW operan económicamente, conectadas directamente al sistema electroenergético nacional.
Importancia de aprovechar la energía hidráulica en Cuba
La producción de electricidad a partir de la energía hidráulica es la forma más económica disponible hasta el presente y, como se ha visto, es posible minimizar las afectaciones que se pueden producir al medio ambiente. Por otra parte, los altísimos precios que ha alcanzado el petróleo, situación que parece irreversible, y la contaminación que producen las termoeléctricas, aconsejan utilizar fuentes renovables de energía y menos contaminantes.
Aunque Cuba no tiene grandes recursos hidroenergéticos, se ha calculado que es posible instalar unos 600 MW, fundamentalmente para producir electricidad en las horas pico, lo que significaría un sustancial ahorro de petróleo y una reducción importante de la emisión de gases de efecto invernadero a la atmósfera.
Otro aspecto que resulta atractivo analizar es la construcción de estaciones hidroacumuladoras, que no necesitan ríos caudalosos, ya que el agua que se pierde
y que habría que reponer es la que se evapora de los embalses que las conforman,
y que pudieran funcionar con agua de mar en las zonas costeras montañosas del país.
* Profesor Titular y Doctor en Ciencias, del Centro de Investigaciones Hidráulicas (CIH), del Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría (CUJAE).
Vicepresidente de la Academia de Ciencias de Cuba (ACC).
e-mail: dperez@cih.cujae.edu.cu |