Energía hidroeléctrica

La energía hidroeléctrica (o hidroelectricidad), es la electricidad producida a partir de energía hidráulica. En 2020, la energía hidroeléctrica generó una sexta parte de la electricidad mundial, casi 4500 TWh, más que todas las demás energías renovables combinadas y también más que la energía nuclear.

La energía hidroeléctrica puede suministrar grandes cantidades de electricidad con bajas emisiones de carbono bajo demanda, por lo que es clave para muchas redes eléctricas seguras y limpias. Con una represa y un embalse, también es una fuente flexible de electricidad, ya que la cantidad producida por la estación se puede variar hacia arriba o hacia abajo en segundos o minutos para adaptarse a las cambiantes demandas de energía. Una vez que se construye un complejo hidroeléctrico, el proyecto no produce residuos directos y casi siempre tiene un nivel de producción de gases de efecto invernadero considerablemente más bajo que las plantas de energía que funcionan con combustibles fósiles. Sin embargo, cuando se construyen en áreas de bosques tropicales de tierras bajas, donde es necesaria la inundación de una parte del bosque, pueden emitir cantidades sustanciales de gases de efecto invernadero.

La construcción de un complejo hidroeléctrico puede causar un impacto ambiental significativo, principalmente en pérdida de tierras cultivables y desplazamiento de población. También alteran la ecología natural del río involucrado, afectando los hábitats y ecosistemas, y los patrones de sedimentación y erosión. Si bien las represas pueden mejorar los riesgos de inundación, también contienen un riesgo de falla de la represa, que puede ser catastrófico.

Historia

La energía hidroeléctrica se ha utilizado desde la antigüedad para moler harina y realizar otras tareas. A finales del siglo XVIII, la energía hidráulica proporcionó la fuente de energía necesaria para el inicio de la Revolución Industrial. A mediados de la década de 1770, el ingeniero francés Bernard Forest de Bélidor publicó Architecture Hydraulique, que describía máquinas hidráulicas de eje vertical y horizontal, y en 1771 la combinación de energía hidráulica, estructura hidráulica y producción continua de Richard Arkwright jugó un papel importante en la desarrollo del sistema fabril, con prácticas modernas de empleo. En la década de 1840 se desarrolló la red de energía hidráulica para generar y transmitir energía hidroeléctrica a los usuarios finales. A fines del siglo XIX, se desarrolló el generador eléctrico y ahora se podía acoplar con el sistema hidráulico.La creciente demanda derivada de la Revolución Industrial también impulsaría el desarrollo. En 1878, William Armstrong desarrolló el primer esquema de energía hidroeléctrica del mundo en Cragside en Northumberland, Inglaterra. Se utilizó para alimentar una sola lámpara de arco en su galería de arte. La antigua central eléctrica Schoelkopf No. 1, EE. UU., cerca de las Cataratas del Niágara, comenzó a producir electricidad en 1881. La primera central hidroeléctrica de Edison, Vulcan Street Plant, comenzó a operar el 30 de septiembre de 1882 en Appleton, Wisconsin, con una producción de unos 12,5 kilovatios. Para 1886 había 45 centrales hidroeléctricas en Estados Unidos y Canadá; y en 1889 había 200 solo en los Estados Unidos.

A principios del siglo XX, empresas comerciales estaban construyendo muchas pequeñas centrales hidroeléctricas en las montañas cercanas a las áreas metropolitanas. Grenoble, Francia, celebró la Exposición Internacional de Energía Hidroeléctrica y Turismo, con más de un millón de visitantes. Para 1920, cuando el 40% de la energía producida en los Estados Unidos era hidroeléctrica, se promulgó la Ley Federal de Energía. La Ley creó la Comisión Federal de Energía para regular las centrales hidroeléctricas en tierras y aguas federales. A medida que las centrales eléctricas se hicieron más grandes, sus represas asociadas desarrollaron propósitos adicionales, incluido el control de inundaciones, el riego y la navegación. La financiación federal se hizo necesaria para el desarrollo a gran escala y se crearon corporaciones de propiedad federal, como Tennessee Valley Authority (1933) y Bonneville Power Administration (1937).Además, la Oficina de Recuperación, que había iniciado una serie de proyectos de irrigación en el oeste de los EE. UU. a principios del siglo XX, ahora estaba construyendo grandes proyectos hidroeléctricos como la Presa Hoover de 1928. El Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos también participó en el desarrollo hidroeléctrico, completó la presa de Bonneville en 1937 y fue reconocido por la Ley de Control de Inundaciones de 1936 como la principal agencia federal de control de inundaciones.

Las centrales hidroeléctricas continuaron creciendo a lo largo del siglo XX. La energía hidroeléctrica se denominó carbón blanco. La central eléctrica inicial de 1345 MW de la presa Hoover fue la central hidroeléctrica más grande del mundo en 1936; fue eclipsada por la represa Grand Coulee de 6.809 MW en 1942. La represa de Itaipu se inauguró en 1984 en América del Sur como la más grande, produciendo 14 GW, pero fue superada en 2008 por la represa Three Gorges en China con 22,5 GW. La hidroelectricidad eventualmente abastecería a algunos países, incluidos Noruega, la República Democrática del Congo, Paraguay y Brasil, con más del 85% de su electricidad.

Potencial futuro

En 2021, la AIE dijo que se necesitan más esfuerzos para ayudar a limitar el cambio climático. El potencial técnico para el desarrollo de energía hidroeléctrica en todo el mundo es mucho mayor que la producción real: el porcentaje de capacidad hidroeléctrica potencial que no se ha desarrollado es del 71 % en Europa, 75 % en América del Norte, 79 % en América del Sur, 95 % en África, 95% en Medio Oriente y 82% en Asia-Pacífico. Debido a las realidades políticas de los nuevos embalses en los países occidentales, las limitaciones económicas en el tercer mundo y la falta de un sistema de transmisión en áreas no desarrolladas, quizás el 25% del potencial técnicamente explotable restante pueda desarrollarse antes de 2050.con la mayor parte de eso en el área de Asia-Pacífico. Algunos países han desarrollado mucho su potencial hidroeléctrico y tienen muy poco margen de crecimiento: Suiza produce el 88% de su potencial y México el 80%.

Modernización de la infraestructura existente

En 2021, la AIE dijo que se requieren importantes reformas de modernización.

Generando métodos

Convencional (presas)

La mayor parte de la energía hidroeléctrica proviene de la energía potencial del agua represada que impulsa una turbina de agua y un generador. La potencia extraída del agua depende del volumen y de la diferencia de altura entre la fuente y la salida del agua. Esta diferencia de altura se llama la cabeza. Una tubería grande (la "tubería forzada") entrega agua desde el depósito hasta la turbina.

Almacenamiento por bombeo

Este método produce electricidad para abastecer picos de demanda elevados mediante el movimiento de agua entre embalses a diferentes alturas. En momentos de baja demanda eléctrica, el exceso de capacidad de generación se utiliza para bombear agua al embalse superior, proporcionando así una respuesta del lado de la demanda. Cuando la demanda aumenta, el agua se devuelve al depósito inferior a través de una turbina. En 2021, los esquemas de almacenamiento por bombeo proporcionaron casi el 85 % de los 190 GW de almacenamiento de energía de la red del mundo y mejoraron el factor de capacidad diario del sistema de generación. El almacenamiento por bombeo no es una fuente de energía y aparece como un número negativo en las listas.

De pasada

Las centrales hidroeléctricas de pasada son aquellas con poca o nula capacidad de embalse, por lo que en ese momento sólo está disponible para generación el agua procedente de aguas arriba, debiendo pasar sin ser aprovechada la sobreoferta. Un suministro constante de agua de un lago o de un embalse existente río arriba es una ventaja significativa al elegir sitios para el agua de pasada.

Marea

Una central eléctrica mareomotriz aprovecha el ascenso y descenso diarios del agua del océano debido a las mareas; tales fuentes son altamente predecibles y, si las condiciones permiten la construcción de embalses, también pueden ser despachables para generar energía durante períodos de alta demanda. Los tipos menos comunes de esquemas hidroeléctricos utilizan la energía cinética del agua o fuentes no represadas, como las ruedas hidráulicas inferiores. La energía mareomotriz es viable en un número relativamente pequeño de lugares en todo el mundo.

Tamaños, tipos y capacidades de las instalaciones hidroeléctricas

Amplias instalaciones

Las centrales hidroeléctricas a gran escala se consideran más comúnmente como las instalaciones de producción de energía más grandes del mundo, con algunas instalaciones hidroeléctricas capaces de generar más del doble de la capacidad instalada de las centrales nucleares actuales más grandes.

Aunque no existe una definición oficial para el rango de capacidad de las grandes centrales hidroeléctricas, las instalaciones de más de unos pocos cientos de megavatios generalmente se consideran grandes instalaciones hidroeléctricas.

Actualmente, solo cinco instalaciones de más de 10 GW (10 000 MW) están en funcionamiento en todo el mundo, consulte la tabla a continuación.

Rango	Estación	País	Localización	Capacidad (MW)
1.	Presa de las Tres Gargantas	China	30°49′15″N 111°00′08″E	22,500
2.	Represa de Itaipú	Brasil Paraguay	25°24′31″S 54°35′21″O	14,000
3.	Presa de Xiluodu	China	28° 15′35″ N 103° 38′58″ E	13,860
4.	Presa de Belo Monte	Brasil	03° 06′57″ S 51° 47′45″ O	11,233
5.	presa guri	Venezuela	07° 45′59″ N 62° 59′57″ O	10,200

Vista panorámica de la Represa de Itaipú, con los aliviaderos (cerrados en el momento de la foto) a la izquierda. En 1994, la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles eligió la Represa de Itaipu como una de las Siete Maravillas del Mundo Moderno.

Pequeña

La pequeña hidroeléctrica es el desarrollo de energía hidroeléctrica a escala que sirve a una pequeña comunidad o planta industrial. La definición de un proyecto hidroeléctrico pequeño varía, pero generalmente se acepta una capacidad de generación de hasta 10 megavatios (MW) como el límite superior de lo que puede denominarse hidroeléctrica pequeña. Esto puede ampliarse a 25 MW y 30 MW en Canadá y Estados Unidos.

Las pequeñas centrales hidroeléctricas pueden conectarse a redes de distribución eléctrica convencionales como fuente de energía renovable de bajo costo. Alternativamente, los pequeños proyectos hidroeléctricos pueden construirse en áreas aisladas que no serían rentables para servir desde una red, o en áreas donde no existe una red nacional de distribución eléctrica. Dado que los proyectos de pequeñas centrales hidroeléctricas suelen tener un mínimo de embalses y obras de construcción civil, se considera que tienen un impacto ambiental relativamente bajo en comparación con las grandes centrales hidroeléctricas. Este menor impacto ambiental depende en gran medida del equilibrio entre el flujo de agua y la producción de energía.

Micro

Microhidro es un término utilizado para las instalaciones de energía hidroeléctrica que normalmente producen hasta 100 kW de potencia. Estas instalaciones pueden proporcionar energía a una vivienda aislada oa una pequeña comunidad, o en ocasiones están conectadas a redes de energía eléctrica. Hay muchas de estas instalaciones en todo el mundo, especialmente en los países en desarrollo, ya que pueden proporcionar una fuente económica de energía sin necesidad de comprar combustible. Los microsistemas hidroeléctricos complementan los sistemas de energía solar fotovoltaica porque en muchas áreas, el flujo de agua y, por lo tanto, la energía hidroeléctrica disponible, es más alto en el invierno cuando la energía solar es mínima.

Pico

Pico hidro es un término utilizado para la generación de energía hidroeléctrica de menos de 5 kW. Es útil en comunidades pequeñas y remotas que requieren solo una pequeña cantidad de electricidad. Por ejemplo, el proyecto ITDG Pico Hydro de 1,1 kW en Kenia abastece a 57 hogares con cargas eléctricas muy pequeñas (por ejemplo, un par de luces y un cambiador de teléfono, o un pequeño televisor/radio). Incluso las turbinas más pequeñas de 200-300 W pueden alimentar algunos hogares en un país en desarrollo con una caída de solo 1 m (3 pies). Una instalación de Pico-hydro es típicamente de pasada, lo que significa que no se usan represas, sino que las tuberías desvían parte del flujo, lo dejan caer por un gradiente y lo atraviesan a través de la turbina antes de devolverlo a la corriente.

Subterráneo

Una central eléctrica subterránea generalmente se usa en grandes instalaciones y aprovecha una gran diferencia de altura natural entre dos cursos de agua, como una cascada o un lago de montaña. Se construye un túnel para llevar el agua desde el depósito alto hasta la sala generadora construida en una caverna cerca del punto más bajo del túnel de agua y un conducto de descarga horizontal que lleva el agua al canal de salida inferior.

Cálculo de la potencia disponible

Una fórmula simple para aproximar la producción de energía eléctrica en una central hidroeléctrica es:

donde

• es potencia (en vatios)
• (eta) es el coeficiente de eficiencia (un coeficiente escalar sin unidades, que va de 0 para completamente ineficiente a 1 para completamente eficiente).
• (rho) es la densidad del agua (~1000 kg/m3)
• es el caudal volumétrico (en m /s)
• es el caudal másico (en kg/s)
• (Delta h) es el cambio de altura (en metros)
• es la aceleración de la gravedad (9,8 m/s)

La eficiencia suele ser mayor (es decir, más cercana a 1) con turbinas más grandes y modernas. La producción anual de energía eléctrica depende del suministro de agua disponible. En algunas instalaciones, el caudal de agua puede variar en un factor de 10:1 en el transcurso de un año.

Propiedades

Ventajas

Flexibilidad

La energía hidroeléctrica es una fuente flexible de electricidad, ya que las estaciones se pueden aumentar y disminuir rápidamente para adaptarse a las cambiantes demandas de energía. Las turbinas hidráulicas tienen un tiempo de arranque del orden de unos pocos minutos. Aunque la energía de la batería es más rápida, su capacidad es pequeña en comparación con la hidroeléctrica. Se tarda menos de 10 minutos en llevar la mayoría de las unidades hidráulicas desde el arranque en frío hasta la carga completa; esto es más rápido que la energía nuclear y casi toda la energía de combustibles fósiles. La generación de energía también se puede disminuir rápidamente cuando hay una generación de energía excedente. Por lo tanto, la capacidad limitada de las unidades de energía hidroeléctrica generalmente no se usa para producir energía base, excepto para desocupar la piscina de inundación o satisfacer las necesidades aguas abajo. En cambio, puede servir como respaldo para generadores no hidroeléctricos.

Poder de alto valor

La principal ventaja de las represas hidroeléctricas convencionales con embalses es su capacidad para almacenar agua a bajo costo para su posterior envío como electricidad limpia de alto valor. En 2021, la AIE estimó que los "embalses de todas las centrales hidroeléctricas convencionales existentes combinadas pueden almacenar un total de 1 500 teravatios-hora (TWh) de energía eléctrica en un ciclo completo", que era "alrededor de 170 veces más energía que la flota mundial de centrales hidroeléctricas de almacenamiento por bombeo". No se espera que la capacidad de almacenamiento de la batería supere el almacenamiento por bombeo durante la década de 2020. Cuando se utiliza como energía pico para satisfacer la demanda, la hidroelectricidad tiene un valor más alto que la energía de carga base y un valor mucho más alto en comparación con las fuentes de energía intermitentes, como la eólica y la solar.

Las centrales hidroeléctricas tienen una larga vida económica, con algunas plantas todavía en servicio después de 50 a 100 años. El costo de la mano de obra operativa también suele ser bajo, ya que las plantas están automatizadas y tienen poco personal en el sitio durante la operación normal.

Cuando una represa sirve para múltiples propósitos, se puede agregar una estación hidroeléctrica con un costo de construcción relativamente bajo, proporcionando un flujo de ingresos útil para compensar los costos de operación de la represa. Se ha calculado que la venta de electricidad de la Presa de las Tres Gargantas cubrirá los costos de construcción después de 5 a 8 años de plena generación. Sin embargo, algunos datos muestran que en la mayoría de los países, las grandes represas hidroeléctricas serán demasiado costosas y tardarán demasiado en construirse para generar un rendimiento ajustado al riesgo positivo, a menos que se implementen las medidas adecuadas de gestión de riesgos.

Idoneidad para aplicaciones industriales

Si bien muchos proyectos hidroeléctricos abastecen a las redes eléctricas públicas, algunos se crean para servir a empresas industriales específicas. Los proyectos hidroeléctricos dedicados a menudo se construyen para proporcionar las cantidades sustanciales de electricidad necesarias para las plantas electrolíticas de aluminio, por ejemplo. La presa Grand Coulee cambió para soportar el aluminio de Alcoa en Bellingham, Washington, Estados Unidos para los aviones estadounidenses de la Segunda Guerra Mundial antes de que se le permitiera proporcionar riego y energía a los ciudadanos (además de la energía de aluminio) después de la guerra. En Surinam, se construyó el embalse de Brokopondo para proporcionar electricidad a la industria del aluminio de Alcoa. La central eléctrica Manapouri de Nueva Zelanda se construyó para suministrar electricidad a la fundición de aluminio en Tiwai Point.

Reducción _de emisiones de CO2

Dado que las represas hidroeléctricas no usan combustible, la generación de energía no produce dióxido de carbono. Si bien el dióxido de carbono se produce inicialmente durante la construcción del proyecto, y los embalses emiten algo de metano anualmente, la energía hidroeléctrica tiene una de las emisiones de gases de efecto invernadero más bajas del ciclo de vida para la generación de electricidad. El bajo impacto de gases de efecto invernadero de la hidroelectricidad se encuentra especialmente en climas templados. Los mayores impactos de emisión de gases de efecto invernadero se encuentran en las regiones tropicales porque los embalses de las centrales eléctricas en las regiones tropicales producen una mayor cantidad de metano que los de las zonas templadas.

Al igual que otras fuentes de combustibles no fósiles, la energía hidroeléctrica tampoco tiene emisiones de dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno u otras partículas.

Otros usos del embalse

Los embalses creados por esquemas hidroeléctricos a menudo brindan instalaciones para deportes acuáticos y se convierten en atracciones turísticas en sí mismos. En algunos países, la acuicultura en embalses es común. Las represas de usos múltiples instaladas para el riego apoyan la agricultura con un suministro de agua relativamente constante. Las grandes represas hidroeléctricas pueden controlar las inundaciones, que de otro modo afectarían a las personas que viven río abajo del proyecto. La gestión de presas que también se utilizan para otros fines, como el riego, es complicada.

Desventajas

En 2021, la AIE pidió "estándares de sostenibilidad sólidos para todo el desarrollo hidroeléctrico con normas y reglamentos simplificados".

Daños al ecosistema y pérdida de tierras

Los grandes embalses asociados con las centrales hidroeléctricas tradicionales dan como resultado la sumersión de extensas áreas aguas arriba de las represas, a veces destruyendo tierras bajas biológicamente ricas y productivas y bosques, marismas y pastizales de valles ribereños. Las represas interrumpen el flujo de los ríos y pueden dañar los ecosistemas locales, y la construcción de grandes represas y embalses a menudo implica el desplazamiento de personas y vida silvestre. La pérdida de tierras a menudo se ve exacerbada por la fragmentación del hábitat de las áreas circundantes causada por el embalse.

Los proyectos hidroeléctricos pueden ser perjudiciales para los ecosistemas acuáticos circundantes, tanto aguas arriba como aguas abajo del sitio de la planta. La generación de energía hidroeléctrica cambia el entorno del río aguas abajo. El agua que sale de una turbina generalmente contiene muy poco sedimento en suspensión, lo que puede provocar la erosión de los lechos de los ríos y la pérdida de las riberas. Dado que las compuertas de las turbinas a menudo se abren de manera intermitente, se observan fluctuaciones rápidas o incluso diarias en el caudal del río.

Sequía y pérdida de agua por evaporación

La sequía y los cambios estacionales en las precipitaciones pueden limitar severamente la energía hidroeléctrica. El agua también puede perderse por evaporación.

Sedimentación y escasez de flujo

Cuando el agua fluye, tiene la capacidad de transportar partículas más pesadas que ella misma río abajo. Esto tiene un efecto negativo en las presas y, posteriormente, en sus centrales eléctricas, en particular en los ríos o en las cuencas hidrográficas con mucha sedimentación. La sedimentación puede llenar un embalse y reducir su capacidad para controlar las inundaciones, además de causar una presión horizontal adicional en la parte aguas arriba de la presa. Eventualmente, algunos embalses pueden llenarse de sedimentos e inutilizarse o desbordarse durante una inundación y fallar.

Los cambios en la cantidad de flujo del río se correlacionarán con la cantidad de energía producida por una represa. Los flujos de río más bajos reducirán la cantidad de almacenamiento vivo en un embalse, por lo tanto, reducirán la cantidad de agua que se puede utilizar para la hidroelectricidad. El resultado de la disminución del caudal del río puede ser la escasez de energía en áreas que dependen en gran medida de la energía hidroeléctrica. El riesgo de escasez de flujo puede aumentar como resultado del cambio climático. Un estudio del río Colorado en los Estados Unidos sugiere que los cambios climáticos moderados, como un aumento de la temperatura de 2 grados centígrados que resulta en una disminución del 10 % en las precipitaciones, podrían reducir la escorrentía del río hasta en un 40 %.Brasil, en particular, es vulnerable debido a su fuerte dependencia de la hidroelectricidad, ya que el aumento de las temperaturas, la disminución del flujo de agua y las alteraciones en el régimen de lluvias podrían reducir la producción total de energía en un 7% anual para fines de siglo.

Emisiones de metano (de embalses)

Los impactos positivos más bajos se encuentran en las regiones tropicales. En las áreas de selva tropical de tierras bajas, donde es necesaria la inundación de una parte del bosque, se ha observado que los embalses de las centrales eléctricas producen cantidades sustanciales de metano. Esto se debe a que el material vegetal en áreas inundadas se descompone en un ambiente anaeróbico y forma metano, un gas de efecto invernadero. Según el informe de la Comisión Mundial de Represas, donde el embalse es grande en comparación con la capacidad de generación (menos de 100 vatios por metro cuadrado de superficie) y no se realizó tala de bosques en el área antes del embalse del embalse, efecto invernadero las emisiones de gas del yacimiento pueden ser superiores a las de una planta de generación térmica convencional alimentada con petróleo.

Sin embargo, en los embalses boreales de Canadá y el norte de Europa, las emisiones de gases de efecto invernadero suelen ser solo del 2% al 8% de cualquier tipo de generación térmica convencional de combustibles fósiles. Una nueva clase de operación de tala submarina que tiene como objetivo los bosques sumergidos puede mitigar el efecto de la descomposición de los bosques.

Reubicación

Otra desventaja de las represas hidroeléctricas es la necesidad de reubicar a las personas que viven donde se planean los embalses. En 2000, la Comisión Mundial de Represas estimó que las represas habían desplazado físicamente entre 40 y 80 millones de personas en todo el mundo.

Riesgos de falla

Debido a que las grandes instalaciones hidroeléctricas convencionales represadas retienen grandes volúmenes de agua, una falla debido a una construcción deficiente, desastres naturales o sabotaje puede ser catastrófica para los asentamientos y la infraestructura río abajo.

Durante el tifón Nina en 1975, la presa de Banqiao en el sur de China falló cuando cayó más de un año de lluvia en 24 horas (ver falla de la presa de Banqiao en 1975). La inundación resultante provocó la muerte de 26.000 personas y otras 145.000 por epidemias. Millones se quedaron sin hogar.

La creación de una presa en un lugar geológicamente inapropiado puede causar desastres como el desastre de 1963 en la presa de Vajont en Italia, donde murieron casi 2000 personas.

La falla de la presa Malpasset en Fréjus en la Riviera francesa (Côte d'Azur), sur de Francia, se derrumbó el 2 de diciembre de 1959 y mató a 423 personas en la inundación resultante.

Las represas más pequeñas y las microinstalaciones hidroeléctricas crean menos riesgos, pero pueden generar peligros continuos incluso después de ser desmanteladas. Por ejemplo, el pequeño terraplén de tierra de la presa Kelly Barnes se derrumbó en 1977, veinte años después de que se desmantelara su central eléctrica, causando 39 muertes.

Comparación e interacciones con otros métodos de generación de energía.

La hidroelectricidad elimina las emisiones de gases de combustión de la combustión de combustibles fósiles, incluidos contaminantes como el dióxido de azufre, el óxido nítrico, el monóxido de carbono, el polvo y el mercurio en el carbón. La hidroelectricidad también evita los peligros de la minería del carbón y los efectos indirectos en la salud de las emisiones de carbón. En 2021, la AIE dijo que la política energética del gobierno debería "valorar el valor de los múltiples beneficios públicos proporcionados por las centrales hidroeléctricas".

La energía nuclear

La energía nuclear es relativamente inflexible; aunque puede reducir su producción razonablemente rápido. Dado que el costo de la energía nuclear está dominado por sus altos costos de infraestructura, el costo por unidad de energía aumenta significativamente con una producción baja. Debido a esto, la energía nuclear se usa principalmente para la carga base. Por el contrario, la hidroelectricidad puede suministrar energía máxima a un costo mucho menor. Por lo tanto, la hidroelectricidad se usa a menudo para complementar las fuentes nucleares u otras para el seguimiento de la carga. Los ejemplos de países en los que están emparejados en una participación cercana al 50/50 incluyen la red eléctrica en Suiza, el sector eléctrico en Suecia y, en menor medida, Ucrania y el sector eléctrico en Finlandia.

Energía eólica

La energía eólica experimenta variaciones predecibles según la estación, pero es intermitente a diario. La generación eólica máxima tiene poca relación con el consumo máximo de electricidad diario, el viento puede alcanzar su punto máximo durante la noche cuando no se necesita energía o quedarse quieto durante el día cuando la demanda eléctrica es más alta. Ocasionalmente, los patrones climáticos pueden resultar en poco viento durante días o semanas a la vez, un depósito hidroeléctrico capaz de almacenar semanas de producción es útil para equilibrar la generación en la red. La energía eólica máxima se puede compensar con la energía hidroeléctrica mínima y el viento mínimo se puede compensar con la energía hidroeléctrica máxima. De esta forma, el carácter fácilmente regulable de la hidroelectricidad se utiliza para compensar la naturaleza intermitente de la energía eólica. Por el contrario, en algunos casos, la energía eólica se puede utilizar para ahorrar agua para su uso posterior en las estaciones secas.

Un ejemplo de esto es el comercio de Noruega con Suecia, Dinamarca, los Países Bajos, Alemania y el Reino Unido. Noruega tiene un 98% de energía hidroeléctrica, mientras que sus vecinos de llanura tienen energía eólica. En áreas que no tienen energía hidroeléctrica, el almacenamiento por bombeo cumple una función similar, pero a un costo mucho más alto y con una eficiencia un 20 % menor.

Capacidad hidroeléctrica mundial

La clasificación de la capacidad hidroeléctrica es por la producción de energía anual real o por la potencia nominal de la capacidad instalada. En 2015, la energía hidroeléctrica generó el 16,6 % de la electricidad total del mundo y el 70 % de toda la electricidad renovable. La energía hidroeléctrica se produce en 150 países,con la región de Asia-Pacífico generó el 32 por ciento de la energía hidroeléctrica mundial en 2010. China es el mayor productor de energía hidroeléctrica, con 721 teravatios-hora de producción en 2010, lo que representa alrededor del 17 por ciento del uso doméstico de electricidad. Brasil, Canadá, Nueva Zelanda, Noruega, Paraguay, Austria, Suiza, Venezuela y varios otros países tienen la mayoría de la producción interna de energía eléctrica a partir de energía hidroeléctrica. Paraguay produce el 100% de su electricidad a partir de represas hidroeléctricas y exporta el 90% de su producción a Brasil y Argentina. Noruega produce el 96% de su electricidad a partir de fuentes hidroeléctricas. Las plantas grandes tienden a ser construidas por los gobiernos, por lo que, aunque en 2021 casi el 70 % de las plantas eran propiedad y estaban operadas por el sector privado, el 70 % de la capacidad era de propiedad pública.

Una central hidroeléctrica rara vez funciona a su potencia máxima durante un año completo; la relación entre la potencia promedio anual y la capacidad nominal instalada es el factor de capacidad. La capacidad instalada es la suma de todas las potencias nominales de placa del generador.

País	Producción hidroeléctrica anual(TWh)	Capacidad instalada(GW)	factor de capacidad	% de laproducción mundial	% en generacióneléctrica doméstica
China	1232	352	0.37	28,5%	17,2%
Brasil	389	105	0,56	9,0%	64,7%
Canadá	386	81	0.59	8,9%	59,0%
Estados Unidos	317	103	0.42	7,3%	7,1%
Rusia	193	51	0.42	4,5%	17,3%
India	151	49	0.43	3,5%	9,6%
Noruega	140	33	0.49	3,2%	95,0%
Japón	88	50	0.37	2,0%	8,4%
Vietnam	84	18	0,67	1,9%	34,9%
Francia	71	26	0,46	1,6%	12,1%

#	País o territorio	2020
1	China	370 160
2	Brasil	109 318
3	Estados Unidos	103 058
4	Canadá	81 058
5	Rusia	51 811
6	India	50 680
7	Japón	50 016
8	Noruega	33 003
9	Pavo	30 984
10	Francia	25 897
11	Italia	22 448
12	España	20 114
13	Vietnam	18 165
14	Venezuela	16 521
15	Suecia	16 479
dieciséis	Suiza	15 571
17	Austria	15 147
18	Irán	13 233
19	México	12 671
20	Colombia	12 611
21	Argentina	11 348
22	Alemania	10 720
23	Pakistán	10 002
24	Paraguay	8 810
25	Australia	8 528
26	Laos	7 376
27	Portugal	7 262
28	Chile	6 934
29	Rumania	6 684
30	Corea del Sur	6 506
31	Ucrania	6 329
32	Malasia	6 275
33	Indonesia	6 210
34	Perú	5 735
35	Nueva Zelanda	5 389
36	Tayikistán	5 273
37	Ecuador	5 098

Ciencias económicas

El costo promedio ponderado del capital es un factor importante.