La Administración Meteorológica de China afirmó que, debido a la incertidumbre del sistema climático, exacerbada por el calentamiento global, los episodios de temperaturas extremadamente altas y precipitaciones extremadamente intensas en China son cada vez más frecuentes y fuertes.
Desde la Revolución Industrial, los gases de efecto invernadero producidos por las actividades humanas han provocado temperaturas globales anormalmente altas, el aumento del nivel del mar y fenómenos meteorológicos extremos, como tormentas, inundaciones y sequías, que se han producido en diferentes regiones con mayor densidad y frecuencia.
La Organización Mundial de la Salud señaló que el aumento de las temperaturas globales y la quema excesiva de combustibles fósiles se han convertido en una de las mayores amenazas para la salud humana. El cambio climático no solo representa una amenaza para la salud debido a los golpes de calor y las enfermedades cardiovasculares, sino que también podría provocar el empeoramiento de más del 50 % de los patógenos humanos conocidos.
El cambio climático es un desafío importante al que se enfrenta la humanidad en la era contemporánea. Como principal emisor de gases de efecto invernadero, China anunció en 2020 el objetivo de alcanzar el pico de emisiones de carbono y la neutralidad de carbono, asumiendo un compromiso solemne con la comunidad internacional. Esto demostró la responsabilidad y el compromiso propios de un país importante, y también reflejó la urgente necesidad de que el país impulse la transformación y modernización de su estructura económica y promueva la coexistencia armoniosa entre el ser humano y la naturaleza.
Desafíos de turbulencia del sistema eléctrico
El sector energético es un campo de batalla muy vigilado para la implementación del "carbono dual".
Por cada grado Celsius de aumento en la temperatura media global, el carbón contribuye con más de 0,3 grados Celsius. Para impulsar aún más la revolución energética, es necesario controlar el consumo de combustibles fósiles y acelerar la construcción de un nuevo sistema energético. En 2022-2023, China promulgó más de 120 políticas de “doble carbono”, haciendo especial hincapié en el apoyo fundamental al desarrollo y la utilización de energías renovables.
Gracias a la fuerte promoción de políticas, China se ha convertido en el país líder mundial en el uso de energías nuevas y renovables. Según datos de la Administración Nacional de Energía, en el primer semestre de 2024, la nueva capacidad instalada de generación de energía renovable del país fue de 134 millones de kilovatios, lo que representa el 88% de la nueva capacidad instalada; la generación de energía renovable fue de 1,56 billones de kilovatios-hora, lo que representa aproximadamente el 35% de la generación total de energía.
Cada vez se incorpora más energía eólica y fotovoltaica a la red eléctrica, lo que aporta electricidad verde más limpia a la producción y la vida de las personas, pero también supone un desafío para el modo de funcionamiento tradicional de la red eléctrica.
El sistema tradicional de suministro eléctrico se caracteriza por su instantáneamente y planificación. Al conectar la energía, significa que alguien ha calculado sus necesidades con antelación y está generando electricidad simultáneamente en algún lugar. La curva de generación de la central eléctrica y la curva de transmisión del canal de distribución se planifican con anticipación según datos históricos. Incluso si la demanda de electricidad aumenta repentinamente, se puede satisfacer a tiempo mediante la puesta en marcha de las centrales térmicas de reserva, garantizando así el funcionamiento seguro y estable del sistema eléctrico.
Sin embargo, con la introducción de un gran número de energías eólicas y fotovoltaicas, la cantidad y el momento en que se puede generar electricidad dependen completamente del clima, lo cual dificulta la planificación. Cuando las condiciones climáticas son favorables, las nuevas unidades de energía funcionan a plena capacidad y generan una gran cantidad de electricidad limpia, pero si la demanda no aumenta, esta electricidad no se puede conectar a Internet; cuando la demanda de electricidad es alta, y además llueve y está nublado, las turbinas eólicas no giran, los paneles fotovoltaicos no se calientan y se produce un apagón.
Anteriormente, el abandono de la energía eólica y solar en Gansu, Xinjiang y otras provincias de energías renovables se debía a la escasez estacional de electricidad en la región y a la incapacidad de la red eléctrica para absorberla a tiempo. La naturaleza incontrolable de la energía limpia plantea desafíos para la gestión de la red eléctrica y aumenta los riesgos operativos del sistema. Hoy en día, cuando la población depende en gran medida de un suministro eléctrico estable para la producción y la vida cotidiana, cualquier desajuste entre la generación y el consumo de energía tendrá graves repercusiones económicas y sociales.
Existe una diferencia entre la capacidad instalada de energía renovable y la generación real de energía, y la demanda de energía de los usuarios y la energía generada por las centrales eléctricas no pueden lograr un equilibrio dinámico ni una relación directa entre la fuente y la carga. La electricidad renovable debe utilizarse a tiempo o almacenarse, condición indispensable para el funcionamiento estable de una red eléctrica bien organizada. Para alcanzar este objetivo, además de desarrollar un modelo preciso de predicción de energía limpia mediante el análisis exacto de datos meteorológicos e históricos de generación de energía, es necesario aumentar la flexibilidad de la gestión del sistema eléctrico a través de herramientas como los sistemas de almacenamiento de energía y las centrales eléctricas virtuales. El país prioriza la aceleración de la planificación y construcción de un nuevo sistema energético, y el almacenamiento de energía es una tecnología indispensable.
“Banco Verde” en el Nuevo Sistema Energético
En el marco de la revolución energética, el papel de las centrales hidroeléctricas de bombeo ha cobrado cada vez mayor relevancia. Esta tecnología, nacida a finales del siglo XIX, se construyó originalmente para regular los recursos hídricos estacionales de los ríos y generar electricidad. Se ha desarrollado rápidamente y ha madurado progresivamente en el contexto de la acelerada industrialización y la construcción de centrales nucleares.
Su principio es muy sencillo. Se construyen dos embalses, uno en la cima de la montaña y otro al pie de ella. Al caer la noche o durante el fin de semana, la demanda de electricidad disminuye, y la electricidad barata y sobrante se utiliza para bombear agua al embalse situado aguas arriba. Cuando el consumo de electricidad alcanza su punto máximo, se libera el agua para generar electricidad, de modo que esta pueda reajustarse y distribuirse en el tiempo y el espacio.
Como tecnología de almacenamiento de energía con más de un siglo de antigüedad, el almacenamiento por bombeo ha adquirido una nueva función en el proceso de "doble carbono". Cuando la capacidad de generación de energía fotovoltaica y eólica es alta y la demanda de electricidad del usuario es baja, el almacenamiento por bombeo puede almacenar el excedente de electricidad. Cuando la demanda de electricidad aumenta, la electricidad almacenada se libera para ayudar a la red eléctrica a lograr el equilibrio entre la oferta y la demanda.
Es flexible y fiable, con arranque y parada rápidos. Tarda menos de 4 minutos en alcanzar la plena carga eléctrica. En caso de un accidente grave en la red, el sistema de bombeo puede arrancar rápidamente y restablecer el suministro. Se considera la última esperanza para reactivar la red eléctrica.
Como una de las tecnologías de almacenamiento de energía más maduras y utilizadas, el almacenamiento por bombeo es actualmente la mayor "batería" del mundo, representando más del 86 % de la capacidad instalada mundial de almacenamiento de energía. En comparación con los nuevos sistemas de almacenamiento de energía, como el almacenamiento electroquímico y el almacenamiento de hidrógeno, el almacenamiento por bombeo ofrece las ventajas de una tecnología estable, bajo costo y gran capacidad.
Una central hidroeléctrica de bombeo tiene una vida útil prevista de 40 años. Puede funcionar de 5 a 7 horas diarias y descargar agua de forma continua. Utiliza agua como combustible, tiene bajos costos de operación y mantenimiento, y no se ve afectada por las fluctuaciones de precios de materias primas como el litio, el sodio y el vanadio. Sus beneficios económicos y su capacidad de servicio son cruciales para reducir el costo de la electricidad verde y las emisiones de carbono de la red eléctrica.
En julio de 2024, se publicó oficialmente en Guangdong el primer plan provincial de implementación de mi país para la participación de centrales hidroeléctricas de bombeo en el mercado eléctrico. Las centrales hidroeléctricas de bombeo comercializarán toda la electricidad en el mercado spot mediante un nuevo sistema de "cotización de cantidad y precio", y "bombearán agua para almacenar electricidad" y "liberarán agua para obtener electricidad" de manera eficiente y flexible en el mercado eléctrico, desempeñando un nuevo papel como "banco de electricidad verde" de almacenamiento y acceso a energía renovable, y abriendo un nuevo camino para obtener beneficios orientados al mercado.
“Formularemos científicamente estrategias de cotización, participaremos activamente en el comercio de electricidad, mejoraremos la eficiencia integral de las unidades y nos esforzaremos por obtener beneficios de incentivos derivados de la electricidad y los cargos por electricidad, al tiempo que promovemos el aumento de la proporción de consumo de energías renovables”, declaró Wang Bei, subdirector general del Departamento de Planificación y Finanzas de Almacenamiento de Energía de la Red Eléctrica del Sur.
La tecnología madura, la enorme capacidad, el almacenamiento y acceso flexibles, la producción duradera, el bajo coste a lo largo de todo su ciclo de vida y los mecanismos orientados al mercado cada vez mejores han convertido al almacenamiento por bombeo en la solución más económica y práctica para todo uso en el proceso de la revolución energética, desempeñando un papel clave en la promoción del uso eficaz de las energías renovables y en la garantía de la seguridad y la estabilidad del sistema eléctrico.
Grandes proyectos controvertidos
En el contexto del ajuste de la estructura energética nacional y el rápido desarrollo de las energías renovables, las centrales hidroeléctricas de bombeo han experimentado un auge en su construcción. En el primer semestre de 2024, la capacidad instalada acumulada de almacenamiento por bombeo en China alcanzó los 54,39 millones de kilovatios, y la tasa de crecimiento de la inversión aumentó 30,4 puntos porcentuales con respecto al mismo periodo del año anterior. En los próximos diez años, el potencial de inversión de China en almacenamiento por bombeo se acercará al billón de yuanes.
En agosto de 2024, el Comité Central del Partido Comunista de China y el Consejo de Estado emitieron las "Opiniones sobre la aceleración de la transformación verde integral del desarrollo económico y social". Para 2030, la capacidad instalada de las centrales hidroeléctricas de bombeo superará los 120 millones de kilovatios.
Si bien surgen oportunidades, también generan el problema del sobrecalentamiento de la inversión. La construcción de centrales hidroeléctricas de bombeo es un proceso de ingeniería de sistemas riguroso y complejo, que involucra múltiples aspectos como regulaciones, trabajos preparatorios y aprobaciones. Durante el auge de la inversión, algunos gobiernos locales y propietarios suelen ignorar la naturaleza científica de la selección del emplazamiento y la saturación de la capacidad, y priorizan excesivamente la velocidad y la escala del desarrollo del proyecto, lo que conlleva una serie de efectos negativos.
La selección del emplazamiento de las centrales hidroeléctricas de bombeo debe tener en cuenta las condiciones geológicas, la ubicación geográfica (cerca del centro de consumo y de la base energética), la línea roja ecológica, el desnivel del agua, la adquisición de terrenos y la inmigración, entre otros factores. Una planificación y un diseño inadecuados pueden provocar que la construcción de centrales eléctricas no satisfaga las necesidades reales de la red eléctrica o resulte inutilizable. No solo los costes de construcción y operación serán difíciles de asumir durante un tiempo, sino que incluso surgirán problemas como la invasión de la línea roja ecológica durante la construcción; una vez finalizada la obra, si los niveles técnicos, de operación y de mantenimiento no cumplen con los estándares, se generarán riesgos para la seguridad.
“Todavía existen casos en los que la selección del emplazamiento de algunos proyectos resulta irrazonable”, declaró Lei Xingchun, subdirector general del departamento de infraestructura de la Compañía de Almacenamiento de Energía de la Red del Sur. “La esencia de una central hidroeléctrica de bombeo radica en satisfacer las necesidades de la red eléctrica y garantizar el acceso de nuevas fuentes de energía a la misma. La selección del emplazamiento y la capacidad de la central hidroeléctrica de bombeo deben determinarse en función de las características de la distribución eléctrica, las características de operación de la red eléctrica, la distribución de la carga eléctrica y la estructura de la red”.
“El proyecto es de gran envergadura y requiere una importante inversión inicial. Es aún más necesario fortalecer la comunicación y la coordinación con los departamentos de recursos naturales, medio ambiente, silvicultura, pastizales, gestión del agua y otros, y garantizar una buena coordinación con la línea roja de protección ecológica y los planes relacionados”, añadió Jiang Shuwen, jefe del departamento de planificación de la Compañía de Almacenamiento de Energía de Southern Grid.
La inversión en construcción de decenas de miles de millones, la superficie construida de cientos de hectáreas de embalses y el período de construcción de 5 a 7 años son también las razones por las que muchas personas critican el almacenamiento por bombeo por no ser "económico ni respetuoso con el medio ambiente" en comparación con otros sistemas de almacenamiento de energía.
De hecho, en comparación con los tiempos de descarga limitados y la vida útil de 10 años del almacenamiento de energía química, la vida útil real de las centrales hidroeléctricas de bombeo puede alcanzar los 50 años o incluso más. Gracias a su gran capacidad de almacenamiento de energía, la frecuencia de bombeo ilimitada y el menor coste por kilovatio-hora, su eficiencia económica sigue siendo mucho mayor que la de otros sistemas de almacenamiento de energía.
Zheng Jing, ingeniero sénior del Instituto Chino de Planificación y Diseño de Recursos Hídricos e Hidroeléctricos, realizó un estudio: “El análisis de la eficiencia económica del proyecto muestra que el costo nivelado por kilovatio-hora de las centrales hidroeléctricas de bombeo es de 0,207 yuanes/kWh. El costo nivelado por kilovatio-hora del almacenamiento electroquímico de energía es de 0,563 yuanes/kWh, lo que representa 2,7 veces el de las centrales hidroeléctricas de bombeo”.
“El almacenamiento electroquímico de energía ha crecido rápidamente en los últimos años, pero existen diversos peligros ocultos. Es necesario extender continuamente su vida útil, reducir el costo unitario, aumentar la escala de la central eléctrica y configurar la función de ajuste de fase desde la perspectiva de la seguridad, para que pueda ser comparable con las centrales hidroeléctricas de bombeo”, señaló Zheng Jing.
Construir una central eléctrica, embellecer el terreno.
Según datos de la Red Eléctrica del Sur (Southern Power Grid Energy Storage), en el primer semestre de 2024, la generación acumulada de energía de las centrales hidroeléctricas de bombeo en la región sur alcanzó casi 6.000 millones de kWh, lo que equivale a la demanda eléctrica de 5,5 millones de usuarios residenciales durante medio año, un incremento del 1,3% interanual. El número de arranques de unidades generadoras superó las 20.000 veces, lo que representa un aumento del 20,9% interanual. En promedio, cada unidad de cada central genera potencia máxima más de tres veces al día, lo que contribuye significativamente al suministro estable de energía limpia a la red eléctrica.
Con el objetivo de ayudar a la red eléctrica a mejorar su capacidad de almacenamiento de energía para reducir los picos de demanda y proporcionar electricidad limpia para el desarrollo social y económico, Southern Power Grid Energy Storage se compromete a la construcción de centrales eléctricas estéticas y a proporcionar productos ecológicos y medioambientales "verdes, abiertos y compartidos" para la población local.
Cada primavera, las montañas se llenan de cerezos en flor. Ciclistas y excursionistas acuden al distrito de Yantian en Shenzhen para disfrutar del paisaje. Con el lago y las montañas reflejados, pasear entre un mar de cerezos en flor es como estar en el paraíso. Este es el embalse superior de la central hidroeléctrica de bombeo de Shenzhen, la primera central hidroeléctrica de bombeo construida en el centro de la ciudad en el país, y un verdadero paraíso para los turistas.
La central hidroeléctrica de bombeo de Shenzhen incorporó conceptos ecológicos desde el inicio de su planificación. Las instalaciones y equipos de protección ambiental y conservación del agua se diseñaron, construyeron y pusieron en funcionamiento simultáneamente con el proyecto. Este proyecto ha recibido premios como el de "Proyecto Nacional de Calidad" y el de "Proyecto Nacional de Demostración de Conservación de Suelos y Agua". Tras la puesta en marcha de la central, China Southern Power Grid Energy Storage mejoró el paisaje de "desindustrialización" de la zona del embalse superior, adaptándolo al estándar de un parque ecológico, y colaboró con el gobierno del distrito de Yantian para plantar cerezos en flor alrededor del embalse superior, creando así la imagen emblemática de Yantian como una ciudad de montaña, mar y flores.
El énfasis en la protección ecológica no es un caso aislado de la central hidroeléctrica de bombeo de Shenzhen. China Southern Power Grid Energy Storage ha formulado sistemas de gestión de construcción ecológica rigurosos y estándares de evaluación a lo largo de todo el proceso de construcción del proyecto. Cada proyecto integra el entorno natural circundante, las características culturales y los planes pertinentes del gobierno local, y destina gastos especiales para la restauración y mejora del medio ambiente en el presupuesto de protección ambiental, garantizando así la integración armoniosa del paisaje industrial del proyecto y el entorno ecológico circundante.
“Las centrales hidroeléctricas de bombeo tienen requisitos relativamente altos para la selección del emplazamiento. Además de evitar zonas ecológicas protegidas, si en la zona de construcción hay plantas raras protegidas o árboles antiguos, es necesario comunicarse con el departamento forestal con antelación y adoptar medidas de protección bajo su supervisión para llevar a cabo la protección in situ o la protección de especies migratorias”, declaró Jiang Shuwen.
En cada central hidroeléctrica de bombeo de Southern Power Grid Energy Storage, se puede observar una enorme pantalla electrónica que muestra datos en tiempo real sobre el contenido de iones negativos, la calidad del aire, los rayos ultravioleta, la temperatura, la humedad, etc. «Esto es lo que solicitamos monitorear nosotros mismos, para que las partes interesadas puedan ver claramente la calidad ambiental de la central eléctrica», dijo Jiang Shuwen. «Tras la construcción de las centrales hidroeléctricas de bombeo de Yangjiang y Meizhou, las garzas, conocidas como "aves de monitoreo ambiental", comenzaron a anidar en grupos, lo que constituye el reconocimiento más intuitivo de la calidad del entorno ecológico, como la calidad del aire y del agua del embalse en el área de la central eléctrica».
Desde la construcción de la primera central hidroeléctrica de bombeo a gran escala en China, en Guangzhou, en 1993, Southern Power Grid Energy Storage ha acumulado una amplia experiencia en la implementación de proyectos sostenibles a lo largo de todo su ciclo de vida. En 2023, la empresa lanzó el documento «Métodos de Gestión de la Construcción Sostenible e Indicadores de Evaluación para Centrales Hidroeléctricas de Bombeo», que clarifica las responsabilidades y los estándares de evaluación de la construcción sostenible para todas las unidades participantes en el proyecto durante el proceso de construcción. Este documento cuenta con objetivos prácticos y métodos de implementación, lo que resulta de gran importancia para guiar al sector en la implementación de prácticas de protección ambiental.
Las centrales hidroeléctricas de bombeo se han construido desde cero, y muchas de sus tecnologías y procesos de gestión carecen de precedentes. Se basa en líderes del sector como Southern Power Grid Energy Storage para impulsar las cadenas de valor, tanto aguas arriba como aguas abajo, fomentando la innovación, la exploración y la verificación constantes, y promoviendo la modernización industrial paso a paso. La protección ecológica es también un elemento indispensable para el desarrollo sostenible de la industria del bombeo. No solo representa la responsabilidad de la empresa, sino que también resalta el valor ecológico y el potencial de este proyecto de almacenamiento de energía verde.
El plazo para alcanzar la neutralidad de carbono se acerca, y el desarrollo de las energías renovables sigue logrando avances significativos. El papel de las centrales hidroeléctricas de bombeo como reguladores, depósitos de energía y estabilizadores en el equilibrio de carga de la red eléctrica es cada vez más relevante.
Fecha de publicación: 5 de febrero de 2025
