Las centrales eléctricas más antiguas con sistemas de enfriamiento de un solo paso generan aproximadamente un tercio de toda la electricidad de los EE. UU., Pero su capacidad de generación futura se verá socavada por las sequías y el aumento de la temperatura del agua relacionadas con el cambio climático. Estos impactos se verían exacerbados por las regulaciones ambientales que limitan el aguautilizar.
La solución no es eliminar las regulaciones, según muestra un nuevo estudio de la Universidad de Duke. Es eliminar los viejos sistemas de enfriamiento.
"Si queremos tener electricidad confiable y, al mismo tiempo, proteger los lagos y ríos que proporcionan agua de enfriamiento a las plantas, debemos adaptar las plantas con sistemas de recirculación de enfriamiento", dijo Lincoln F. Pratson, Familia GendellProfesor de Energía y Medio Ambiente en la Duke's Nicholas School of the Environment.
El nuevo estudio muestra que si las aguas superficiales se calientan 3 grados centígrados y los caudales de los ríos caen un 20 por ciento, ambos probables para fines de siglo, los impactos relacionados con la sequía representarán aproximadamente el 20 por ciento de todas las reducciones de capacidad enplantas de energía termoeléctrica con sistemas de enfriamiento de circuito abierto o de circuito abierto. Estas reducciones incluyen reducciones de capacidad o paradas que podrían ocurrir cuando los niveles locales de agua superficial caen en las estructuras de admisión de una planta.
Las regulaciones ambientales que rigen el uso del agua de una planta y la temperatura máxima del agua de enfriamiento usada que puede descargar de nuevo a los ríos o lagos representarán gran parte del 80 por ciento restante de las paradas y cortes de capacidad futuros, dijo Pratson.
"Es sorprendente que los impactos de la sequía sean mucho mayores que los de temperaturas más cálidas, lo que estimamos representará poco más del 2 por ciento de las reducciones", dijo Candise L. Henry, graduada de doctorado en 2018 de Duke's Nicholas School, quien dirigió el estudio como parte de su tesis doctoral "Pero también es sorprendente que los impactos de la sequía sean mucho más pequeños que los impactos regulatorios".
"Afortunadamente, casi todos estos impactos podrían mitigarse cambiando a sistemas de refrigeración por recirculación", dijo Henry.
Las centrales termoeléctricas utilizan turbinas de vapor para generar su energía. Una vez que el vapor ha pasado a través de las turbinas, debe enfriarse. Los sistemas de una sola vez lo hacen extrayendo agua fría de ríos o lagos cercanos, circulando a través de tuberíaspara absorber el calor del vapor y descargar el agua calentada nuevamente al río o al lago.
En los sistemas de recirculación, el agua de una torre de enfriamiento se usa para absorber el calor del vapor y luego se dirige a la torre donde se libera el calor por evaporación. Las plantas con este tipo de sistema no descargan agua caliente a las aguas superficiales y solotienen que reemplazar la porción de su suministro de agua de refrigeración que se pierde por evaporación, lo que los hace menos vulnerables a los impactos de la sequía y las regulaciones ambientales.
"En este momento, es bastante común que a las plantas se les otorguen exenciones provisionales de las reglas que rigen la temperatura máxima permitida del agua descargada, pero si las regulaciones se vuelven más estrictas bajo las futuras administraciones, podríamos ver más restricciones o paradas de las centrales eléctricas de un solo paso", dijo Henry, quien ahora es investigador postdoctoral en el Carnegie Institution for Science de la Universidad de Stanford.
Ella y Pratson publicaron sus hallazgos revisados por pares el 8 de marzo en Ciencia y tecnología ambiental .
Para llevar a cabo su estudio, analizaron siete años de datos operativos y meteorológicos para 52 plantas de energía del este de los Estados Unidos con sistemas de enfriamiento de una sola vez. Utilizando un modelo de generación de electricidad, combinaron los datos, que abarcaron los años 2007 a 2014, cuandolas sequías severas afectaron gran parte del sudeste, para rastrear cómo los cambios por hora en las temperaturas y caudales locales del agua afectaron la producción de potencia máxima de cada planta.
Al ejecutar el modelo en siete escenarios diferentes de disponibilidad de agua y temperatura, pudieron separar qué porcentaje de los cambios totales en la capacidad de generación fue causado por el aumento de la temperatura del agua, qué porción se originó por la disminución del flujo de agua y cuánto fuevinculado al cumplimiento normativo. Utilizando el calentamiento proyectado y las tendencias del flujo de agua para el próximo siglo, estimaron los posibles impactos futuros de cada factor.
"Estudios anteriores agruparon los impactos de la sequía, la temperatura del agua y la regulación ambiental", señaló Pratson. "Al separarlos, obtenemos una imagen mucho más clara de cuáles serán las grandes amenazas y qué podemos hacer para mitigarlas."
Dijo que el hecho de que los impactos de la sequía sean mucho mayores que los causados por aguas más cálidas subraya la necesidad de priorizar las estrategias de mitigación que se centran en el flujo de agua, dijo. Además de instalar sistemas de enfriamiento por recirculación, estas estrategias incluyen la instalación de estanques para mantener el enfriamientoreservas de agua; ubicar nuevas plantas en cuerpos de agua más grandes e implementar planes de gestión de cuencas más estrictos para regular el uso del agua por parte de todos los usuarios ubicados en un río o lago.
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Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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