SOCOTEC cap al futur energètic d'Espanya: Centrals Hidroelèctriques Reversibles

Entre les diferents variants d' aquesta tecnologia, les centrals hidroelèctriques reversibles suposen una innovació clau que promet un paper cabdal en el futur del subministrament energètic. En aquest article, explorarem què és una central hidroelèctrica reversible, destacarem algunes de les més importants a Espanya i discutirem la rellevància d'adaptar a aquest model aquelles centrals hidroelèctriques tradicionals la configuració de les quals ho permeti, tenint en compte les oportunitats que brinden les ajudes estatals a través dels fons Next Generation UE i ressaltant l'experiència de l'equip d'experts d'enginyeria de SOCOTEC en aquest camp.

Quin tipus de transformació d'energia realitzen les centrals hidroelèctriques?

Les centrals hidroelèctriques realitzen una transformació d ' energia hidràulica a energia elèctrica. Aquest procés es duu a terme mitjançant la utilització de l' energia potencial de l' aigua emmagatzemada en alçada, que en caure per efecte de la gravetat i passar per les turbines, esdevé energia mecànica. Les turbines estan connectades a un generador que transforma aquesta energia mecànica en energia elèctrica, que pot ser distribuïda a la xarxa elèctrica.

En el cas de les centrals hidroelèctriques reversibles, aquest procés es pot invertir. És a dir, en moments de baixa demanda elèctrica, aquestes centrals utilitzen l' energia elèctrica sobrant per bombar aigua des d' un embassament inferior a un de superior, emmagatzemant-la i augmentant així la seva energia potencial. D'aquesta manera, la central actua com un enorme sistema d'emmagatzematge d'energia, que pot alliberar-se novament en forma d'electricitat quan la demanda ho requereixi.

Què és una central hidroelèctrica de bombament?

Una central hidroelèctrica reversible és una infraestructura que no només pot generar electricitat a partir de l' energia de l' aigua, sinó que també pot emmagatzemar-la i, quan sigui necessari, retornar-la al sistema. Les centrals reversibles compten sempre amb dos embassaments, un aigües avall i altres aigües amunt. L' aigua disponible a l' embassament superior no és altra cosa que un magatzem d' energia, que pot ser utilitzat quan convingui. Les turbobombes permeten elevar l' aigua des de l' embassament inferior quan la demanda d' electricitat és baixa i l' excedent d' energia ho permet. Posteriorment, durant els pics de demanda, l' aigua de l' embassament superior és turbinada cap a l' embassament inferior, generant amb això energia.

Complementàriament, aquest tipus de centrals aporten a la xarxa capacitat de regular freqüència i tensió, a més de poder compensar energia reactiva, per la qual cosa en sistemes en què la generació renovable és predominant, es fan imprescindibles. Operativament aporten una gran flexibilitat, atès que pot assolir la plena càrrega en pocs minuts, podent també passar ràpidament de turbinació a bombament.

Quines són les principals centrals hidroelèctriques reversibles a Espanya actualment?

Espanya compta amb una rica tradició en la utilització de l'energia hidroelèctrica, i també compta amb un parc de centrals de reversibles que, entre pures i mixtes, suma una mica més de 6 GW de potència instal·lada. En l'actualitat s'estan tramitant més de 20 projectes de centrals reversibles, amb una potència total que supera els 19 GW.

Entre les més destacades es troben:

1. Central Hidroelèctrica de Cortes-La Muela (València): Aquesta central situada en el riu Xúquer, és actualment la hidroelèctrica reversible més gran d'Europa, amb una potència de turbinat de 1.762 MW i 1.293 MW de bombament. La seva capacitat per emmagatzemar i alliberar energia de manera eficient és essencial per mantenir l' estabilitat del sistema elèctric. 

2. Central Hidroelèctrica d'Estany Gento-Sallente (Catalunya): Central de bombament pur, situada al riu Flamisell, al Pirineu Català. La seva capacitat de generació és de 468 MW i la seva capacitat de bombament de 400 MW. Es va posar en funcionament el 1985, sent una fita tecnològica en el seu moment.  

3. Central Hidroelèctrica de Villarino (Salamanca): Inaugurada el 1970, aquesta central reversible mixta, compta amb sis grups generadors que sumen una potència de 810 MW, amb un embassament de 2.475 Hm³ de capacitat. La presa de l' Ametlla, element clau d' aquesta infraestructura, és la més alta d' Espanya, amb 202 m d' alçada.  

La Importància d'Adaptar Centrals Hidroelèctriques a Models Reversibles

La transició cap a un sistema energètic més sostenible requereix de solucions innovadores. La construcció de noves reversibles i l' adaptació de centrals hidroelèctriques tradicionals a models reversibles és essencial per diverses raons:

En termes d' eficiència, les centrals hidroelèctriques reversibles sobresurten per la seva capacitat d' emmagatzematge d' energia. En situacions de baixa demanda elèctrica, aquestes centrals poden utilitzar l' energia sobrant per bombar aigua des d' un embassament inferior a un de superior, emmagatzemant-la per al seu ús posterior. Aquest procés d' emmagatzematge per bombament pot assolir una eficiència energètica entre el 70% i el 80%. 

Per què les centrals hidroelèctriques reversibles es convertiran en el vector energètic del futur?

En els pròxims anys, s'espera un increment en la implementació i desenvolupament de les Centrals Hidroelèctriques Reversibles (CHR). A mesura que ens acostem  a l'objectiu 2050 de la Unió Europea d'una xarxa elèctrica 100% renovable, les CHR jugaran un paper crucial a causa de la seva alta capacitat d'emmagatzematge energètic.

La necessitat d'un sistema elèctric capaç de gestionar fonts renovables no gestionables (com el vent, el sol o l'aigua) fa que les centrals hidroelèctriques reversibles siguin una solució viable i sostenible. Especialment les de bombament pur, s' espera que siguin clau per a l' explotació d' un sistema elèctric basat en producció renovable.

El potencial addicional d' emmagatzematge d' energia renovable a les centrals hidroelèctriques és una oportunitat per a la inversió i desenvolupament de les CHR. Les energies "alternatives" han superat les fonts tèrmiques, convertint-se en la font d'electricitat més instal·lada al món.  Amb el seu funcionament basat en dos embassaments a diferent nivell, aquestes centrals són un gegant adormit en el panorama energètic actual. Descobrirem com funcionen, els seus avantatges i per què podrien ser clau en el futur energètic d'Espanya.

Què és una central hidràulica reversible i com funciona?

• Flexibilitat Energètica: Les centrals hidroelèctriques reversibles brinden una flexibilitat sense precedents al sistema elèctric, permetent emmagatzemar energia quan la demanda és baixa i alliberar-la quan és alta i col·laborant en l'estabilitat de la xarxa a partir de la seva capacitat de regulació de tensió, freqüència i energia reactiva, essencial per compensar les fluctuacions que altres fonts renovables intermitents,  com la solar i l'eòlica, generen. 
• Emmagatzematge a Gran Escala: Ara per ara, l'embassament d'una central reversible és la bateria més eficaç i sostenible que existeix. No perd capacitat, no és un element potencialment contaminant i no requereix de l' extracció de minerals escassos. Avui dia s'estan plantejant configuracions innovadores que faciliten la sostenibilitat d'aquestes instal·lacions, com realitzar el bombament amb aigua de mar en zones costaneres l'orografia de les quals ho permeti, o l'emmagatzematge fora dels rius, amb embassaments superiors a l'exterior i embassaments inferiors subterranis, amb la qual cosa el disseny s'independitza de la topografia,  o fins i tot la utilització d' antigues mines a cel obert o mines subterrànies com embassaments, i per últim la seva hibridació amb eòlica i fotovoltaica.
• Reducció d'Emissions: En permetre una gestió més eficient de l'energia, les centrals reversibles esdevenen un element clau que permet reduir la necessitat de fonts d'energia lligades al carboni, la qual cosa es tradueix en una disminució notable d'emissions de gasos d'efecte hivernacle, capaç de permetre objectius ambiciosos de descarbonificació.  

Marc regulatori per a la conversa de centrals hidroelèctriques a centrals reversibles:

El marc regulatori per a la conversió de centrals hidroelèctriques a centrals reversibles és un aspecte clau per facilitar aquesta transició. En el marc de l'Ordre TED/807/2023, s'aproven les bases reguladores per a la concessió d'ajuts a projectes innovadors d'emmagatzematge energètic en el marc del Pla de Recuperació, Transformació i Resiliència, finançat per la Unió Europea. Això inclou la conversió de centrals hidroelèctriques a models reversibles.

A més dels ajuts financers, és crucial tenir en compte aspectes regulatoris i normatius de cada país. Per exemple, s' ha de considerar la normativa dels països respecte al potencial desenvolupament de centrals hidroelèctriques reversibles i la possible identificació d' àrees d' oportunitat.

És crucial abordar i resoldre les barreres per a la modernització de centrals hidroelèctriques, que poden incloure marcs regulatoris obsolets, capacitat institucional inadequada, termes i temps de la concessió de les centrals hidroelèctriques, i conflictes entre els usos competitius del recurs hídric.

L'Experiència de SOCOTEC en Centrals Hidroelèctriques Reversibles

SOCOTEC ha demostrat ser un líder en el camp de l'enginyeria de centrals hidroelèctriques reversibles. El seu equip d' experts combina coneixements tècnics d' avantguarda amb una profunda comprensió de les necessitats específiques de cada projecte. La seva contribució en projectes com la Central Hidroelèctrica de Cortes-La Mola, o la intervenció dels nostres experts en el disseny d'altres, com Matalavilla o Girabolhos, és un testimoni de la seva capacitat per dur a terme transformacions innovadores i sostenibles en la indústria energètica.

Les centrals hidroelèctriques reversibles representen una peça fonamental en la transició cap a un futur energètic descarbonificat. L'adaptació d'instal·lacions existents a aquest model, o la construcció de noves plantes, és una estratègia clau, recolzada pels ajuts estatals de la Next Generation UE. Amb líders en enginyeria com SOCOTEC a l'avantguarda, Espanya està ben posicionada per liderar aquest moviment cap a una energia més neta i eficient.