La hidroelectricidad es, a partir de 2019, la segunda fuente de energía renovable más grande tanto en generación como en consumo de pastillas (detrás de la energía eólica ) en los Estados Unidos. [1] En 2021, la energía hidroeléctrica produjo el 31,5% de la electricidad renovable total y el 6,3% de la electricidad total de EE. UU. [2]
Según la Asociación Internacional de Energía Hidroeléctrica , Estados Unidos es el tercer mayor productor de energía hidroeléctrica del mundo en 2021 después de Brasil y China . [3] La capacidad instalada total para 2020 fue de 102,8 GW. La capacidad instalada fue de 80 GW en 2015. La cantidad de energía hidroeléctrica generada se ve fuertemente afectada por los cambios en las precipitaciones y la escorrentía superficial . [4]
Existen centrales hidroeléctricas en al menos 34 estados de EE. UU. La mayor concentración de generación hidroeléctrica en EE. UU. se encuentra en la cuenca del río Columbia , que en 2012 fue la fuente del 44 % de la hidroelectricidad del país. [5] Los proyectos hidroeléctricos como la presa Hoover , la presa Grand Coulee y la Autoridad del Valle de Tennessee se han convertido en grandes proyectos de construcción emblemáticos.
Sin embargo, cabe señalar que California no considera que la energía generada por grandes instalaciones hidroeléctricas (instalaciones de más de 30 megavatios) cumpla con su definición más estricta de "renovable", debido a las preocupaciones sobre el impacto ambiental de los grandes proyectos hidroeléctricos. Por lo tanto, la electricidad generada por grandes instalaciones hidroeléctricas no cuenta para los estrictos Estándares de Cartera de Energías Renovables de California , aunque otros estados reconocen que el agua es un recurso renovable en el ciclo hidrológico. Aproximadamente entre el 10 y el 15 por ciento de la generación de energía de California proviene de grandes centrales hidroeléctricas que no son elegibles para el RPS. [6]
El impacto significativo de las represas en el sector energético, el uso del agua, el caudal de los ríos y las preocupaciones ambientales requiere una importante política específica para la energía hidroeléctrica .
La primera generación de energía hidroeléctrica en los EE. UU. se utilizó para iluminación y empleó el sistema de corriente continua (CC) mejor conocido para proporcionar el flujo eléctrico . Sin embargo, no fluía muy lejos, ya que el límite del sistema era de diez millas; la solución de los problemas de transmisión de electricidad vendría más tarde y sería el mayor incentivo para los nuevos desarrollos de energía hidroeléctrica. [7]
La primera central eléctrica de corriente continua se encontraba en Grand Rapids, Michigan, donde la turbina de agua de la fábrica de Wolverine Chair estaba conectada a una dinamo mediante una transmisión por correa mecánica para iluminar dieciséis farolas. [8] [9] Esto ocurrió en 1880, el mismo año en que Thomas Edison produjo la bombilla incandescente de filamento de larga duración , que supuso una mejora en términos de seguridad y comodidad con respecto a las velas, lámparas de aceite de ballena y lámparas de queroseno existentes en el interior de los edificios. En 1881, también utilizando corriente continua para la iluminación de las cataratas del Niágara , Jacob F. Schoellkopf desvió parte de la producción de sus molinos de harina alimentados por ruedas hidráulicas para impulsar uno de los generadores mejorados de Charles Brush para proporcionar iluminación nocturna a los turistas. Anteriormente, la atracción se había iluminado con bengalas de calcio brillantes, pero las luces de arco resultaron ser una alternativa mejor y más barata. [9]
En 1882, la primera central hidroeléctrica comercial de corriente continua del mundo suministró energía a una fábrica de papel en Appleton, Wisconsin. [10] Apenas unos meses después, la primera empresa eléctrica propiedad de inversores, Edison Illuminating Company , completó la primera planta de energía eléctrica alimentada con combustibles fósiles en la ciudad de Nueva York, para competir con la energía hidroeléctrica cerca de un área de alta demanda. En 1886, entre 40 y 50 centrales hidroeléctricas estaban en funcionamiento en los Estados Unidos y en Canadá. En 1888, alrededor de 200 empresas eléctricas dependían de la energía hidroeléctrica para al menos parte de su generación. [9]
Al reconocer que el gran potencial hidroeléctrico de las cataratas superaba la demanda local de electricidad, se estableció una gran empresa eléctrica en la ubicación privilegiada para el desarrollo; esperaba la perspectiva de un sistema eficaz de transmisión de energía a larga distancia. Westinghouse Electric ganó el concurso, desarrollando sus planes en torno a un sistema de corriente alterna . La estación se completó en 1895 y en 1896, comenzó la transmisión de electricidad a 20 millas de distancia hasta Buffalo, Nueva York . Este evento también inició el ascenso al dominio del sistema de CA sobre los métodos de corriente continua de Thomas Edison . Todavía existen múltiples centrales hidroeléctricas permanentes en los lados estadounidense y canadiense de las cataratas, incluida la planta de energía Robert Moses Niagara , la tercera más grande de los Estados Unidos.
La necesidad de proporcionar desarrollo rural a principios del siglo XX a menudo se asoció con la disponibilidad de energía eléctrica y condujo a proyectos a gran escala como el de la Autoridad del Valle de Tennessee , que creó numerosas presas y, a veces de manera controvertida, inundó grandes áreas. En la década de 1930, la necesidad de energía en el suroeste llevó a la construcción de la construcción de hormigón más grande del mundo en ese momento, la presa Hoover . La presa Grand Coulee fue un proyecto de energía y riego de la década de 1930 que se amplió por razones industriales militares durante la Segunda Guerra Mundial , en la que también se construyeron otras presas como la presa Fontana de la TVA .
La construcción de presas alcanzó su máximo auge en la década de 1960 y se construyeron pocas presas en la década de 1970. La creciente conciencia de los problemas ambientales que plantean las presas hizo que se eliminaran algunas presas más antiguas y más pequeñas y que se instalaran escalas para peces en otras. La enorme presa Rampart se canceló en 1967 debido a preocupaciones ambientales y económicas. En lugar de nuevas presas, la repotenciación de antiguas centrales ha aumentado la capacidad de varias instalaciones. Por ejemplo, la presa Hoover reemplazó sus generadores entre 1986 y 1993. La necesidad de alterar el caudal de agua aguas abajo por razones ecológicas (eliminación de especies invasoras, sedimentación, etc.) ha llevado a regular las reducciones estacionales en algunas presas, lo que ha modificado la disponibilidad de agua para la generación de energía. Las sequías y el aumento del uso agrícola del agua también pueden dar lugar a límites de generación.
Según un informe del Departamento de Energía de los Estados Unidos , [11] existen más de 12.000 MW de capacidad hidroeléctrica potencial en las 80.000 represas que no reciben energía. Aprovechar las represas que actualmente no reciben energía podría generar 45 TWh/año, equivalentes al 16 por ciento de la generación de electricidad hidroeléctrica de 2008 .
Según un estudio de 2022, las represas hidroeléctricas construidas antes de 1950 estimularon el crecimiento económico local a corto plazo debido a que la energía era más barata para las localidades. Después de 1950, el impacto de las represas hidroeléctricas en las localidades fue más moderado, probablemente debido a innovaciones como las líneas de transmisión de alta tensión que dispersaban la energía producida por las represas a áreas más grandes. [12]
Otra aplicación de la energía hidroeléctrica es la hidroelectricidad de almacenamiento por bombeo , que no crea una ganancia neta de energía, pero permite equilibrar la demanda máxima. El agua se bombea desde una fuente de menor elevación a una de mayor altura y solo se libera a través de generadores cuando la demanda eléctrica es alta. En 2009, Estados Unidos tenía 21,5 GW de capacidad de generación de almacenamiento por bombeo, lo que representa el 2,5% de la capacidad de generación de carga base. [13] Esta cifra aumentó a un total de 22.878 MW en 2019 y 22.894 MW en 2020. [14]
La central de almacenamiento por bombeo del condado de Bath es la instalación de este tipo más grande del mundo. Otras centrales de este tipo son la central de almacenamiento por bombeo de Raccoon Mountain , la central hidroeléctrica de Bear Swamp y la central de almacenamiento por bombeo de Ludington en el lago Michigan, que anteriormente era la más grande del mundo.
En Estados Unidos no existen plantas de energía maremotriz importantes. El PUD del condado de Snohomish, en Washington, propuso un proyecto que se puso en marcha, pero se canceló cuando surgieron dificultades para obtener financiación suficiente. [15]
Esta es una lista de las diez centrales hidroeléctricas más grandes de los Estados Unidos por capacidad instalada .
En Estados Unidos hay más de 80.000 represas sin energía (NPD, por sus siglas en inglés) que podrían añadir 12 GW de capacidad nominal o 45 teravatios hora (TWh) por año. Las 100 NPD más importantes por sí solas podrían añadir 8 GW, lo que podría añadir un 15% a la generación hidroeléctrica de los 78 GW que estaban en línea en 2012. 81 de las 100 NPD más importantes son propiedad del Cuerpo de Ingenieros del Ejército , la Oficina de Recuperación de los EE. UU. posee NPD que podrían generar 260 MW. [31] [32]
Energías renovables en EE.UU.:
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