Hidrología de descarga y generación hidroeléctrica: el equilibrio entre agua, energía y sostenibilidad

El agua es un recurso fundamental para la sociedad moderna. Además del uso doméstico, industrial y agrícola, el agua resulta esencial para la generación de electricidad. Desde hace más de un siglo, los ríos y embalses son parte imprescindible para el sistema eléctrico español.

En los años cuarenta del siglo pasado, la energía hidroeléctrica era la pieza clave, representaba  más del 90% de la electricidad consumida. Hoy en día la situación ha cambiado y la hidráulica convive con tecnologías como la solar, la eólica, la nuclear y la térmica. Aunque ha perdido peso en el mix energético, representando un 13,3% en 2024, sigue siendo una fuente de energía  imprescindible porque combina su carácter renovable, al no emitir gases de efecto invernadero, con su flexibilidad, capaz de responder en minutos e incluso segundos a cambios en la demanda.

Cómo se produce electricidad a partir del agua

El principio de funcionamiento de este tipo de energía radica en el movimiento del agua que fluye por los ríos o que se almacena en embalses y se libera posteriormente. La cantidad de agua que se desplaza hacia una turbina está directamente relacionada con cuánta electricidad puede producirse, y se conoce como descarga hidrológica.

Es decir, cuando hablamos de descarga, nos referimos al caudal hidráulico que atraviesa una turbina haciendo girar su rodete. En ese proceso, la energía potencial (por la altura desde la que cae el agua) y la energía cinética (por la velocidad con la que llega) se transforman en energía mecánica de rotación, que finalmente se convierte en electricidad gracias al generador acoplado en la turbina.

Descarga hidrológica y su impacto en el sistema eléctrico

Aunque el término de descarga hidrológica parece un concepto simple, tiene un impacto directo en la seguridad del suministro, en el precio de la electricidad y en la gestionabilidad de la energía hidráulica al operar en conjunto con otras tecnologías de generación eléctrica.

En España, en 2024 la potencia hidroeléctrica instalada era de 17.097 MW, un 12,91% del total de la potencia instalada (132.343 MW). Generó 34.912 GWh representando un 13,3% del total de la electricidad producida. La relación entre agua y energía es muy estrecha, especialmente en años de bastante lluvia como fue el 2024 donde se dio un incremento de un 35,5% en la generación hidroeléctrica  con respecto al año anterior.

Tipos de centrales hidroeléctricas y gestión de caudales

La descarga hidrológica es un concepto crítico para las hidroeléctricas, y no en todas las centrales es igual. Existen casos en los que la producción depende de la cantidad de agua existente en un punto e instante determinado, es decir, del caudal disponible en el río. En otros casos, se gestiona el agua embalsada liberando un caudal hidráulico hacia la turbina teniendo en cuenta distintas variables técnicas, económicas y ambientales como son: precio y demanda de electricidad, previsiones meteorológicas, capacidad de agua embalsada o caudales ecológicos entre otras.

Además, no todos los ríos tienen caudales estables que permitan el aprovechamiento del agua, éstos tienden a ser más estables en zonas húmedas como Galicia o Cantabria, y más irregulares en áreas como el levante o el sur, donde las sequías son habituales y las lluvias intensas.

Centrales de pasada: generación sin almacenamiento

Por tanto, la hidrología de descarga condiciona la operación de la central hidroeléctrica. Como se ha adelantado previamente, existen dos tipos principales, las llamadas centrales de pasada o hidroeléctricas fluyentes, que desvían el agua del río hacia la turbina y la devuelven a su cauce inmediatamente después. En este tipo de centrales apenas hay capacidad de almacenamiento salvo pequeñas balsas de regulación, por lo que, si llueve menos, se produce menos, si llueve más, se produce más. Son instalaciones que aprovechan pendientes fuertes y ríos estables, pero que apenas tienen margen de regulación.

Centrales de pie de presa: la gran batería hidráulica

Muy distintas son las centrales de pie de presa, asociadas a grandes embalses, donde el agua se almacena y se libera cuando el operador lo decide. Estas centrales actúan como una gran batería hidráulica, capaces de almacenar energía potencial y convertirla en electricidad cuando más falta hace. Esa flexibilidad es crucial en un sistema eléctrico con un gran peso en renovables intermitentes como la eólica o la solar, que dependen del viento y del sol y necesitan respaldo en los momentos en los que no hay recurso.

Distribución geográfica y potencia instalada en España

España tiene una gran variedad hídrica. En la zona atlántica, los grandes ríos, Duero, Tajo y Guadiana tienen cuencas grandes y aportes frecuentes, lo que permite construir grandes presas y centrales hidroeléctricas. En la vertiente mediterránea, en cambio, los ríos suelen ser más cortos, con caudales muy variables y picos extremos. El Ebro es la gran excepción, con un caudal medio cercano a los 600 metros cúbicos por segundo a su desembocadura.

La mayor parte de la potencia hidráulica instalada en España se concentra en pocas regiones: Castilla y León, con el 25,7%, principalmente en la cuenca del Duero. Galicia, con el 21,8%, por sus abundantes ríos y una orografía montañosa con desniveles mayores a otras regiones. También, regiones como Extremadura, Cataluña y Aragón concentran el 30% de la potencia instalada. Es decir, cinco regiones cinco regiones tienen casi el 80% de la potencia hidroeléctrica instalada del país.

Cómo la hidraulicidad influye en la producción y los precios eléctricos

Los datos de Red Eléctrica Española (REE) muestran claramente cómo la hidraulicidad, que depende de la pluviometría y del régimen de lluvias, y que se traduce en el agua disponible en ríos y embalses, afecta la producción de energía. En 2023, un año seco, la energía hidráulica generó 25.273 GWh de electricidad, lo que representó el 9,5% del total. Durante ese año, las plantas de gas y carbón tuvieron mayor participación  para cubrir la demanda, lo que derivó en un precio medio de 87,1 €/MWh.

En 2024, la situación cambió. La producción hidroeléctrica subió un 35,5% hasta 34.912 GWh, un 13,3% del total. Al mismo tiempo, la generación con carbón y ciclos de gas disminuyó entre un 25 y 30% respectivamente. Teniendo en cuenta los factores de emisión de los ciclos combinados de gas natural y carbón, 0,35 tCO₂/MWh y 0,90 tCO₂/MWh respectivamente, esta mayor aportación de la energía hidroeléctrica, permitió evitar en torno a 3-4 millones de toneladas de CO₂.

Además, el llamado índice de producibilidad hidráulica, que compara cuánta electricidad se genera con el agua disponible frente a lo que sería normal en un año medio, pasó de 0,94 en 2023 a 1,24 en 2024. En otras palabras, en 2023 hubo mucha menos agua que en 2024, año en el que los embalses cerraron al 52,3% de su capacidad, lo que dio cierto margen para turbinar en momentos de mayor necesidad. Esta mayor disponibilidad hidráulica contribuyó a abaratar el mercado resultando en un precio medio menor de 76,3€/MWh.

No obstante, ha de matizarse que esta bajada en el precio no dependió exclusivamente de una mayor participación de las centrales hidroeléctricas. También estuvo condicionada por la evolución de los precios del gas natural, que con frecuencia marcan el coste marginal del mercado diario, así como por la aportación de otras tecnologías renovables, aunque en determinados momentos la hidráulica jugó un papel relevante en marcar el marginal.

La descarga hidrológica como recurso estratégico

Este conjunto de cifras muestran con claridad cómo la descarga hidrológica se convierte en electricidad y euros. En años lluviosos, la hidráulica se vuelve un aliado del sistema, disminuye las emisiones y contribuye en el abaratamiento de los precios. En años de sequía, el sistema se ve obligado a depender más de los combustibles fósiles lo cual encarece la factura y eleva las emisiones. La variabilidad hidrológica es, simultáneamente, un obstáculo y una ventaja, implica tener un mix diversificado, pero cuando se dispone de agua se convierte en un recurso estratégico, capaz de aportar energía limpia y flexible justo cuando más se necesita.

Es importante recordar que el sistema hidroeléctrico brinda, además de energía, servicios de regulación de caudal y seguridad. Las presas permiten controlar crecidas y aseguran caudales ecológicos en los ríos. Además, desde un punto de vista del sistema eléctrico posibilitan la cobertura de picos repentinos en la demanda y contribuye a la regulación de frecuencia y tensión del sistema, lo que es particularmente importante con la progresiva electrificación de la economía. En este contexto, la hidráulica actúa como una especie de seguro. A pesar de que constituye alrededor del 13% de la producción anual, en ciertas ocasiones específicas puede diferenciar entre un sistema equilibrado y uno tensionado.

Cambio climático y desafíos para la energía hidráulica

Hay que considerar también que el cambio climático está alterando los patrones de precipitación en la Península Ibérica donde se prevé una disminución en la cantidad de lluvias, sequías más prolongadas y precipitaciones más concentradas. Como señala el Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX), las contribuciones en cuencas como la del Tajo, la del Guadiana o la del Segura podrían disminuir entre un 7 % y un 14 % para el año 2050. Sin embargo, en las cuencas del norte la disminución sería más moderada. Esta tendencia exigirá una administración del agua más avanzada y mejorar las conexiones entre regiones para que la hidráulica continúe siendo un componente fundamental del sistema eléctrico. Será necesario combinar la capacidad de predicción hidrológica con nuevas tecnologías de digitalización, teledetección y modelos climáticos para anticipar mejor los escenarios de caudal.

El futuro de la hidrología de descarga en España

La hidrología de descarga, por tanto, es el puente entre la naturaleza y la energía. Cada litro de agua que fluye por un río en España tiene el potencial de convertirse en energía renovable. Su variabilidad influye en el precio de la electricidad, contribuye a la seguridad del suministro y está vinculada con decisiones estratégicas, ambientales y económicas. Desde hace décadas, España ha sido capaz de beneficiarse de esa conexión construyendo presas, centrales y una red de regulación hidráulica que es un modelo a nivel internacional. El desafío ahora es preservar y mejorar ese legado en un escenario de mayor incertidumbre climática, con más fuentes renovables intermitentes en la red y con una concienciación social y ambiental en aumento para asegurar la sostenibilidad.