El agua es una fuente de energía renovable que se utiliza de diversas formas para generar electricidad y llevar a cabo procesos industriales. Su utilización se basa en el ciclo hidrológico, en el cual el agua se evapora, forma nubes, precipita y vuelve a los cuerpos de agua, como ríos y lagos. A continuación, se explorarán las principales formas en las que se utiliza el agua como fuente de energía y cómo se necesita energía para procesar el agua.
Generación de electricidad
Uno de los usos más comunes del agua como fuente de energía es en las centrales hidroeléctricas. Estas centrales aprovechan la energía potencial del agua almacenada en embalses o la energía cinética de la corriente natural de los ríos para generar electricidad.
Existen dos tipos de centrales hidroeléctricas: las de embalse y las de paso. En las centrales de embalse, el agua almacenada en un embalse se libera a gran presión para mover una turbina, la cual a su vez hace girar un generador de electricidad. En las centrales de paso, la corriente natural del río hace girar directamente la turbina.
En Argentina, las centrales hidroeléctricas representan aproximadamente el 24,3% de la potencia instalada(1).
Procesos de enfriamiento
El agua también juega un papel importante en los procesos de enfriamiento de las centrales termoeléctricas. En estas centrales, el combustible se quema para generar calor, el cual se utiliza para calentar agua y convertirla en vapor. El vapor a alta presión hace girar una turbina, convirtiendo la energía calorífica en energía mecánica y, finalmente, en energía eléctrica mediante un generador.
Además de la generación de electricidad, el agua también se utiliza en otros procesos relacionados con la energía. Por ejemplo, en la extracción de combustibles fósiles mediante la fractura hidráulica o fracking, se inyecta agua a alta presión en formaciones rocosas subterráneas para fracturar la roca y acceder al petróleo o gas que contiene. Asimismo, fuentes de energía libres de agua, como la energía solar fotovoltaica y la energía eólica, requieren agua en las diferentes etapas de producción de sus componentes.
Consumo de energía en el procesamiento del agua
Aunque el agua cubre aproximadamente el 70% de la superficie de nuestro planeta, la mayoría de esta es agua salada. El agua dulce accesible constituye solo el 0,77% del agua total, lo que la convierte en un recurso escaso(2).
El procesamiento del agua potable requiere el uso de energía en diferentes etapas. Por un lado, están los procesos involucrados en la prestación de los servicios de agua, como la extracción, el transporte, la potabilización, el almacenamiento, la distribución y el tratamiento de aguas residuales. Por otro lado, están los usos realizados por los usuarios, como el bombeo para la distribución dentro de los hogares y el calentamiento de agua sanitaria.
En zonas rurales, es común utilizar pozos con molinos para extraer agua de napas subterráneas. Esto es beneficioso cuando se requieren grandes cantidades de agua, como para riego agrícola, ya que no es necesario utilizar agua potable. En este caso, el consumo de energía se limita al proceso de extracción y distribución del agua.
En zonas urbanas, el agua de red se utiliza principalmente para uso residencial y comercial. Este tipo de consumo de agua requiere una gran cantidad de energía, ya que no solo debe ser bombeada, sino que también necesita ser tratada de acuerdo con las normas de potabilización específicas de cada país.
La etapa de transporte del agua es la más costosa en términos energéticos, ya que requiere el bombeo del agua y la presurización para mantener la presión en la red. Una vez que el agua llega al usuario, también se consume energía durante su uso. Por lo tanto, reducir el volumen de agua consumido puede resultar en ahorros energéticos significativos tanto en la etapa de producción como en el uso final.
El nexo agua-energía
El agua potable y la energía son fundamentales para el desarrollo humano. Sin embargo, su uso está estrechamente relacionado con el cambio climático, ya que el consumo de energía necesario para el procesamiento del agua implica la emisión de gases de efecto invernadero que contribuyen al calentamiento global.
El concepto de nexo agua-energía ha surgido para comprender las complejas interacciones entre estos dos sectores. Analizarlos en conjunto permite una planificación integrada y eficaz, con soluciones a corto, mediano y largo plazo. Al reducir el consumo de agua, también se reduce el consumo de energía, lo que contribuye a un uso más eficiente de ambos recursos y a la mitigación del cambio climático.
Referencias:
- Síntesis del Mercado Eléctrico Mayorista de la República Argentina (CNEA - Enero/2020 - Pág. 7)
- Fondo para la Comunicación y la Educación Ambiental
- Reporte Anual 2016 (en inglés) de la Asociación Internacional de Hidroelectricidad (IHA, por su sigla en inglés)
Sobre la autora:
Valeria Martín es licenciada en Física por la Universidad Nacional de La Pampa (UNLPam) y cuenta con una especialización en Aplicaciones Tecnológicas de la Energía Nuclear CEATEN por la Universidad de Buenos Aires (UBA) y el Instituto Balseiro (IB). Actualmente, es investigadora en el Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA).