Agua para generar energía y energía para desalar y bombear agua: el gran potencial de esta simbiosis en España

Pese a que este 2024 está siendo un año relativamente húmedo, lo cual ha paliado de alguna manera la situación que venimos sufriendo desde hace varios años, dado el periodo tan dilatado en el tiempo de este fenómeno de escasez de precipitación se le considera ya como una sequía de larga duración. En consecuencia, muchas zonas de España siguen en niveles críticos de agua embalsada, provocando una situación de estrés hídrico que puede llegar a afectar a todos los niveles económicos y sociales.

El efecto que esta situación viene causando se ve reflejado a nivel económico muchas veces en una subida de los precios de toda clase de productos alimenticios y de la propia energía.

Se sospecha, en muchas ocasiones, que los gestores de las grandes hidroeléctricas en España especulan desembalsando un bien tan preciado, básico y cada vez más escaso como herramienta de presión para elevar los precios del mercado eléctrico. Aunque a día de hoy no se ha encontrado una correlación que deje patente esta práctica, y que por tanto, es un tema sobre el que tenemos que reflexionar y analizar

En Quinto Armónico no somos expertos en agua, pero sí somos expertos en el mercado eléctrico. Y por eso, hoy vamos a intentar indagar más en este tema y a sacar nuestras propias conclusiones sobre cómo afecta el agua al sistema eléctrico y si podemos resolver o, al menos combatir, la escasez del agua a través de las energías renovables.

Vamos al lío.

Consumo de agua en España

De acuerdo con los datos más recientes del Instituto Nacional de Estadística (INE) de 2020, el consumo de agua en España se concentra en sectores claves, donde la agricultura, el consumo doméstico y la industria son los principales consumidores. Es crucial distinguir entre el consumo y la utilización del agua, especialmente en lo que respecta a la producción hidroeléctrica:

• Agricultura y ganadería: 2.569 miles de m³.
• Consumo doméstico: 2.290.800 miles de m³.
• Consumo industrial: 320.122 miles de m³.
• Servicios (incluidos usos turísticos y recreativos): 258.934 miles de m³. (sumando servicios, turismo y recreativos).
• Construcción: 16.740 miles de m³.
• Consumos municipales: 270.650 miles de m³.

Con estos datos expuestos vamos a hacer una estimación muy aproximada del agua que utilizan las centrales hidroeléctricas en España, ya que entendemos que no se incluyen en estas estadísticas.

Lo primero que hay que destacar es que los embalses con capacidad hidroeléctrica, según distintas fuentes, suponen un 40% del total de los embalses españoles. Esto es un porcentaje elevado comparado con otros países europeos, pero ya nos indica que no son siquiera la mayoría de embalses del país.

Otro punto a considerar es que, aunque el agua es utilizada en estos sistemas, realmente no es un consumo. Se trata de un agua que acaba en el medio ambiente o estando disponible para el consumo en otros ámbitos. Incluso una misma unidad de agua que termina siendo consumida puede pasar por múltiples centrales hidroeléctricas.

A su vez, estudiaremos más adelante otro debate. Y es que, faltando agua para consumo, hagan uso de este agua para estos fines o la “retengan” si no les sale rentable para su actividad.

Con esto dicho, vamos con la estimación del uso de agua por la hidroeléctricas. Para ello vamos a coger datos de producción de ESIOS y con esos datos estimaremos el agua de forma muy aproximada. En 2020, según ESIOS, la producción hidroeléctrica en España se desglosó de la siguiente manera:

• Hidráulica UGH: 21.458.128,2 MWh
• Hidráulica No UGH (fluyente): 5.535.288 MWh
• Turbinación en bombeos: 2.524.317,9 MWh
• Bombeo reversible: 4.241.059,9 MWh

Con estos datos, estimar el agua que ha sido utilizada es muy complejo ya que depende de varios factores como el tipo de turbina, el agua embalsada en ese momento, el tipo de presa, etc. Tras consultar distintas fuentes, creemos que una buena aproximación es considerar 600 m³/MWh de agua necesaria.

Por lo cual, el cálculo rápido nos daría un consumo de 17.710.641 miles de m³ si a las 3 primeras opciones le restamos el agua que “recupera” el bombeo.

Esto supone un uso del agua 5-6 veces por encima del consumo total de agua del 2020. Una cifra muy llamativa y que hay que coger con pinzas, pero que denotaría que el uso que se hace del agua en las centrales hidroeléctricas es muy intensivo. No obstante, como ya hemos indicado anteriormente, parte del agua consumida viene de estas centrales y el agua puede que pase varias veces por distintas centrales en su cauce.

Situación actual de los embalses españoles

En la imagen inferior se puede ver el estado de los distintos embalses de España, con la evolución en los últimos años.

Como se puede observar, el estado de los embalses este año es de un 66%. Esto supone alrededor de 15 puntos por encima con respecto del año pasado, y es que las precipitaciones dentro de este año hidrológico han superado en un 15% a los valores usuales esperados.

Esto es una gran noticia para distintos sectores, a los cuales les venía afectando la situación de sequía. Por ejemplo, el sector agrícola no se verá sometido por la falta de agua y podrán haber cosechas suficientes, factor que frenará el auge de precios de estos alimentos.

Por otro lado, el exceso hídrico permite que las centrales hidroeléctricas entren en juego con mayor frecuencia a un precio competitivo. Dando como resultado un descenso en el precio de la energía eléctrica.

Lo mismo sucede con el bombeo hidráulico, que puede aprovecharse de mejor forma al almacenar energía potencial en las horas fotovoltaicas en las que los precios son más bajos.

Para los más curiosos en este tema, el Ministerio de Transición Ecológica y Reto Demográfico posee un visor muy intuitivo a través del cual se puede consultar el estado de los embalses en España, que se puede consultar aquí.

Previsiones de escasez de agua

Pero, aunque la situación haya mejorado, no hay que olvidar que seguimos en un estado de sequía de larga duración y se deben buscar herramientas y protocolos para promover el ahorro de este recurso tan valioso y tan escaso.

No obstante, aunque en los últimos años la tendencia de consumo ha venido decreciendo debido a la concienciación y a la inversión en infraestructuras, las previsiones apuntan a la ausencia cada vez más pronunciada de la disponibilidad del agua y aumento de la frecuencia e intensidad de fenómenos hidrometeoro-lógicos extremos como sequías e inundaciones.

Y os preguntaréis, ¿estos de Quinto Armónico no se dedicaban al sector energético?

¡Tranquilos! Ahora entramos en materia.

¿Relación entre el agua y la energía?

El agua y la energía son conceptos que están íntimamente relacionados dentro del sistema, ya sea porque es una de las fuentes de generación de energía que forman parte de nuestro sistema eléctrico, o bien porque la extracción, producción y tratamiento son actividades que conllevan una demanda energética independientemente del sector o industria.

La generación hidroeléctrica, que utiliza la fuerza del agua para producir electricidad, es un claro ejemplo de cómo el agua actúa como un motor energético. Sin embargo, no es solo la hidroelectricidad la que depende del agua; otras tecnologías dentro del sistema eléctrico español, como las centrales nucleares y las plantas de cogeneración, también requieren cantidades significativas de agua para enfriamiento y procesos operativos.

La huella hídrica de la producción de energía en la Unión Europea, por ejemplo, alcanza los 1,301 litros por persona y día, destacando el papel integral del agua en el sector energético.

Más allá de su uso directo en la generación de energía, el agua es también esencial en la extracción, producción y tratamiento de energía en varios sectores e industrias. Este uso polifacético implica que cualquier estrategia para la gestión de recursos hídricos y energéticos debe considerar cómo las políticas en un área pueden afectar a la otra.

Además, las dinámicas del mercado también influyen en cómo se utiliza el agua en la producción de energía. Por ejemplo, los precios bajos en el mercado mayorista pueden disuadir a las centrales hidroeléctricas de operar, ya que no resulta rentable generar energía más allá del coste de oportunidad. Esto puede llevar a que se almacene más agua en los embalses, en lugar de utilizarse en centrales fluyentes o de bombeo.

Este complejo entrelazamiento entre el agua y la energía subraya la necesidad de enfoques integrados que consideren tanto la seguridad hídrica como la seguridad energética. Las decisiones tomadas en el manejo de uno de estos recursos pueden tener impactos significativos y a menudo inesperados en el otro, lo que requiere una planificación cuidadosa y considerada para asegurar un futuro sostenible tanto en términos de energía como de recursos hídricos.

¿Pueden las energías renovables resolver el problema de escasez de agua?

Desalinizadoras

Una de las principales soluciones ante la escasez es la construcción de estaciones desalinizadoras, cuya función permite obtener una fuente adicional de agua convirtiendo agua salada en agua dulce. Esta solución conlleva una contra parte directa que es la del aumento de la demanda de energía eléctrica.

La pregunta central es: ¿Cuántas desalinizadoras serían necesarias para satisfacer la demanda de agua? Y, en consecuencia, ¿cuánta energía renovable se necesitaría para operar estas instalaciones sin incrementar nuestra huella de carbono?

Considerando la eficiencia actual de las desalinizadoras, que principalmente utilizan la ósmosis inversa, el consumo energético es considerable. Si las tendencias de escasez de agua empeoran, la demanda por estas instalaciones crecerá. Incrementando así la necesidad de generar más energía, preferiblemente de fuentes renovables.

En el escenario actual, donde ya se produce un excedente de energía solar fotovoltaica durante ciertas horas del día debido a la falta de capacidad de almacenamiento o de demanda, se podría considerar utilizar este excedente para alimentar las desalinizadoras. Asimismo, podrían organizarse subastas específicamente destinadas a financiar la conexión entre la producción de energía renovable y las desalinizadoras, garantizando así un suministro energético sostenible y dedicado.

No sabemos cuanta agua vamos a necesitar en el futuro, pero haciendo números con brocha gorda y considerando una energía necesaria de 3 kWh/m³ de agua desalinizada, con la producción fotovoltaica de 2023 en España de 34,982,688.1 MWh podrías desalinizar 11.660.000 miles de m³ de agua.

Esto sería más de 3 veces el agua total que se consumió en España en 2020 y que hemos visto anteriormente, nada mal. Y esto supondría el consumo de menos de una millonésima parte del agua salada disponible en el planeta, por lo que nos lo podríamos permitir.

Bombeo solar

Otra técnica prometedora es el bombeo solar, que utiliza la energía solar para extraer agua subterránea. Este método no solo es sostenible sino también eficiente en términos de costos en áreas rurales o remotas donde la conexión a la red eléctrica es inviable o costosa.

El bombeo solar puede ser una herramienta valiosa en la gestión de recursos hídricos, especialmente en regiones áridas donde el agua superficial es escasa pero las reservas subterráneas son accesibles. Implementar sistemas de bombeo solar a gran escala podría significativamente mejorar el acceso al agua potable y para riego, contribuyendo al desarrollo agrícola y a la seguridad alimentaria en estas áreas.

Adicionalmente, este tipos de sistemas incluyen dispositivos de regulación del caudal a extraer, por lo que fomentan el control y el ahorro del agua que se extrae del subsuelo, de tal forma que en situaciones de sobre explotación de los recursos hídricos subterráneos puede limitarse el agua extraída en caso de restricciones.

¿Especulan las hidroeléctricas con el agua?

Las hidroeléctricas, al igual que otras productoras de energía, operan en un mercado regulado donde los precios de la electricidad pueden fluctuar según la oferta y la demanda. Las empresas hidroeléctricas, por tanto, pueden estar incentivadas a optimizar el uso de sus recursos hídricos para maximizar su rentabilidad. Esto puede incluir almacenar agua durante períodos de precios bajos y liberarla cuando los precios son más altos, lo que es una práctica legítima de gestión del libre mercado.

Ha habido acusaciones y preocupaciones de que las hidroeléctricas podrían estar reteniendo agua de manera especulativa, especialmente durante períodos de sequía o cuando los precios de la energía están en alza. Esto podría teóricamente exacerbar los problemas de escasez de agua y aumentar los precios de la electricidad. Sin embargo, probar estas acusaciones requiere análisis detallados de los datos de operación de los embalses y del comportamiento de mercado.

En España, la Comisión Nacional de los Mercados y la Competencia (CNMC) y otros organismos reguladores supervisan las prácticas del mercado para prevenir abusos de posición dominante o manipulaciones de mercado. Esto incluiría investigar cualquier actividad sospechosa relacionada con la retención de agua en los embalses hidroeléctricos.

En este enlace podéis encontrar un análisis estadístico realizado en 2018 ante varias acusaciones en los medios a las hidroeléctricas.

En base a este análisis, parece que las operaciones de las centrales hidroeléctricas en España son complejas y están influenciadas tanto por aspectos económicos como por consideraciones regulatorias y ambientales.

La idea de que haya una “especulación” con el agua es una cuestión de percepción que dependería mucho de los detalles específicos de cada situación y de cómo se define la “especulación” en este contexto. Sin embargo, parece claro que los operadores hidroeléctricos están tomando decisiones estratégicas basadas en una variedad de factores, incluyendo los precios del mercado mayorista.

La mayor parte de la capacidad hidroeléctrica en España está en manos de Iberdrola y Endesa. Éstas, además de esa capacidad, disponen de un abanico de instalaciones operando en el mercado que sí les permitiría “jugar” algo más en el mercado para maximizar beneficios. Pero esto es solo un supuesto y os dejamos a vosotros sacar las conclusiones.

Ante la incertidumbre de los precios de la electricidad y la situación de vulnerabilidad de Europa que ha quedado patente con la Crisis de la Guerra de Ucrania, desde la Comisión Europea se ha publicado el Reglamento (UE) 2024/1106 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 11 de abril de 2024, por el que se modifican los Reglamentos (UE) nº 1227/2011 y (UE) 2019/942 en lo que respecta a la mejora de la protección de la Unión contra la manipulación del mercado en el mercado mayorista de la energía.

Este reglamento tiene la finalidad de establecer mecanismos de transparencia dentro del Mercado Mayorista, a fin de que los datos aportados sean más claros y completos posibles.

Conclusiones

A la vista de lo anteriormente expuesto se puede concluir que el agua está íntimamente relacionada con la energía, que las energías renovables pueden ser una herramienta clave en la producción de agua pero también puede utilizarse de manera poco ética con fines lucrativos y que es indispensable establecer mecanismos de control para que este bien tan escaso se utilice de manera eficiente.