“LA INGENIERIA Y EL RECURSO AGUA EN URUGUAY PARA SU USO SOSTENIBLE EN RIEGO Y GENERACIÓN ELÉCTRICA.” USO SOSTENIBLE EN RIEGO Y GENERACIÓN ELÉCTRICA.” Acad.

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1 “LA INGENIERIA Y EL RECURSO AGUA EN URUGUAY PARA SU USO SOSTENIBLE EN RIEGO Y GENERACIÓN ELÉCTRICA.” USO SOSTENIBLE EN RIEGO Y GENERACIÓN ELÉCTRICA.” Acad. Ing. OSCAR FERREÑO Acad. Ing. OSCAR FERREÑO

2 Durante la primera mitad del siglo 20 hubo un amplio debate sobre el uso de los recursos hidráulicos del País para la Generación Eléctrica. Durante la primera mitad del siglo 20 hubo un amplio debate sobre el uso de los recursos hidráulicos del País para la Generación Eléctrica. Los conflictos armados de principio de siglo donde los ejércitos eran acompañados por primera vez por ingenieros, permitieron visualizar el potencial de esta fuente. Los conflictos armados de principio de siglo donde los ejércitos eran acompañados por primera vez por ingenieros, permitieron visualizar el potencial de esta fuente. Asimismo las primeras exploraciones en busca de recursos fósiles no habían arrojado resultados positivos. Asimismo las primeras exploraciones en busca de recursos fósiles no habían arrojado resultados positivos. De este debate nacional surgió todo el desarrollo hidroeléctrico Uruguayo posible, que se concretó entre 1933 y 1982. De este debate nacional surgió todo el desarrollo hidroeléctrico Uruguayo posible, que se concretó entre 1933 y 1982. Uruguay fue pionero a nivel mundial, tanto en la utilización de esta fuente de energía como en el desarrollo de todo su potencial. Uruguay fue pionero a nivel mundial, tanto en la utilización de esta fuente de energía como en el desarrollo de todo su potencial. La escasa existencia de registros debido a lo novel de la Nación y la características de los ríos uruguayos hicieron muy complejo este desarrollo y no estuvo excento de accidentes. La escasa existencia de registros debido a lo novel de la Nación y la características de los ríos uruguayos hicieron muy complejo este desarrollo y no estuvo excento de accidentes. El uso del agua como fuente de Generación 2

3 Desde 1945 Uruguay fue un país principalmente hidroeléctrico, donde la generación térmica cumplía una función básicamente de respaldo. Desde 1945 Uruguay fue un país principalmente hidroeléctrico, donde la generación térmica cumplía una función básicamente de respaldo. El sistema eléctrico estaba basado en la producción hidroeléctrica y la generación térmica se diseñaba para respaldar a ésta hasta un porcentaje significativo. El sistema eléctrico estaba basado en la producción hidroeléctrica y la generación térmica se diseñaba para respaldar a ésta hasta un porcentaje significativo. En ese entonces era común que el sistema tuviese cierto grado de falla, lo que resultaba con cierta frecuencia más o menos baja, en la existencia de restricciones del servicio público de electricidad. En ese entonces era común que el sistema tuviese cierto grado de falla, lo que resultaba con cierta frecuencia más o menos baja, en la existencia de restricciones del servicio público de electricidad. En la segunda década de este siglo estamos viviendo una revolución energética a través del uso de las energías renovables no convencionales (ERNC). En la segunda década de este siglo estamos viviendo una revolución energética a través del uso de las energías renovables no convencionales (ERNC). Estas últimas se caracterizan por no ser gestionables y estamos observando como la Generación Hidroeléctrica pasa de cumplir un papel de generación de base a un papel de integrador de las ERNC. Estas últimas se caracterizan por no ser gestionables y estamos observando como la Generación Hidroeléctrica pasa de cumplir un papel de generación de base a un papel de integrador de las ERNC. El uso del agua como fuente de Generación 3

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5 Entre 1908 y 1945 se observaron dos años muy escasos, el 17 y el 18 con 1,8 km cúbicos de aporte anual y dos años muy abundantes como el 14 y 41 con más de 40 km cúbicos. Entre 1908 y 1945 se observaron dos años muy escasos, el 17 y el 18 con 1,8 km cúbicos de aporte anual y dos años muy abundantes como el 14 y 41 con más de 40 km cúbicos. De esos datos se determinó: De esos datos se determinó: – Un estiaje de 10 m3/s – Un caudal medio de 525 m3/s (16,5 km3) – Un caudal máximo de al menos 5 veces de 5000 m3/s – Un caudal máximo de al menos 5 veces de 5200 m3/s – Un caudal máximo de al menos 5 veces de 5300 m3/s Se tomo un caudal de diseño de 9000 m3/s y un vertedero de 5000 m3/s. Se tomo un caudal de diseño de 9000 m3/s y un vertedero de 5000 m3/s. Se realizó un embalse de 8 km3 (algo más de 5 meses de reserva) y 120. 000 hectáreas de superficie. Se realizó un embalse de 8 km3 (algo más de 5 meses de reserva) y 120. 000 hectáreas de superficie. El diseño de la central Hidroeléctrica de Rincón del Bonete 5

6 En 1959 se produjo un caudal máximo de 18.000 m3/s, la presa fue sobrepasada y se vertieron 13.000 m3/s de caudal máximo. En 1959 se produjo un caudal máximo de 18.000 m3/s, la presa fue sobrepasada y se vertieron 13.000 m3/s de caudal máximo. La presa se salvó porque había sido diseñada para ser construida en dos etapas, una primera etapa con operación en cota 80 m y un coronamiento de 83 m, y una segunda etapa de 83 m de operación y 87 m de coronamiento. La presa se salvó porque había sido diseñada para ser construida en dos etapas, una primera etapa con operación en cota 80 m y un coronamiento de 83 m, y una segunda etapa de 83 m de operación y 87 m de coronamiento. La solución fue mantener el nivel de operación en 80 m y hacer el coronamiento definitivo en 87 m. La solución fue mantener el nivel de operación en 80 m y hacer el coronamiento definitivo en 87 m. En esta configuración se puede soportar la máxima crecida calculada ahora en 20.000 m3/s y el vertedero puede evacuar un máximo de 10.000 m3/s. En esta configuración se puede soportar la máxima crecida calculada ahora en 20.000 m3/s y el vertedero puede evacuar un máximo de 10.000 m3/s. El diseño de la central Hidroeléctrica de Rincón del Bonete 6

7 Inundaciones en Uruguay

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9 120. 000 hectáreas para 140 MW. El Parque Eólico Pampa tiene la misma producción anual y abarca 4.500 hectáreas

10 Con estas características de variaciones de caudales no puede pensarse en tomas de extracción directa, es necesario recurrir a embalses.

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12 Energía entregada al SIN Evolución de la demanda Uruguaya 12

13 Desarrollo de la Energía Eólica En los últimos años Uruguay ha hecho un gran desarrollo de las ERNC, en particular la Eólica. En los últimos años Uruguay ha hecho un gran desarrollo de las ERNC, en particular la Eólica. El principal inconveniente que se presenta es como lidiar con la El principal inconveniente que se presenta es como lidiar con la naturaleza variable del viento, o del sol. naturaleza variable del viento, o del sol. Como las ERNC no son gestionables, se las debe considerar como una demanda negativa, cubriendo la demanda neta resultante con las fuentes gestionables. Como las ERNC no son gestionables, se las debe considerar como una demanda negativa, cubriendo la demanda neta resultante con las fuentes gestionables. Cuando están, las ERNC desplazan a las convencionales, y cuando faltan las convencionales cubren la demanda. Cuando están, las ERNC desplazan a las convencionales, y cuando faltan las convencionales cubren la demanda. Esto hace que la hidráulica sea gran integrador de las ERNC. Esto hace que la hidráulica sea gran integrador de las ERNC. 13

14 Curva de frecuencia de excedencias de Parque Distribuido – Parque concentrado 14 Parque ConcentradoParque Distribuido

15 15 Potencia máx - med - mín / Potencia Eólica

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17 Compatibilidad entre la Energía Eólica y la Energía Hidroeléctrica Los fenómenos hidrológicos tienen una frecuencia baja en comparación con los fenómenos eólicos. Los fenómenos hidrológicos tienen una frecuencia baja en comparación con los fenómenos eólicos. Para establecer la magnitud del recurso de un sistema hidrológico que alimenta centrales hidroeléctricas las normas recomiendan realizar medidas a lo largo de al menos treinta años. Esto es debido a que los fenómenos como crecientes y sequias pueden tener duraciones que a veces superan meses o incluso años. Para establecer la magnitud del recurso de un sistema hidrológico que alimenta centrales hidroeléctricas las normas recomiendan realizar medidas a lo largo de al menos treinta años. Esto es debido a que los fenómenos como crecientes y sequias pueden tener duraciones que a veces superan meses o incluso años. Esto hace que las Centrales Hidroeléctricas no sean confiables en el mediano y largo plazo y que la potencia firme que en algunos sistemas se define como aquella que tiene probabilidad de ser superada en el 95% de los casos, sea una pequeña fracción de la producción media. Esto hace que las Centrales Hidroeléctricas no sean confiables en el mediano y largo plazo y que la potencia firme que en algunos sistemas se define como aquella que tiene probabilidad de ser superada en el 95% de los casos, sea una pequeña fracción de la producción media. Por el contrario, la presencia de diques para formar el salto hidráulico establece embalses que actúan como “tanques de combustible” o “tuberías de gas” que brindan confiabilidad en el corto y mediano plazo, desde horas hasta meses en algunos casos. Por el contrario, la presencia de diques para formar el salto hidráulico establece embalses que actúan como “tanques de combustible” o “tuberías de gas” que brindan confiabilidad en el corto y mediano plazo, desde horas hasta meses en algunos casos. 17

18 Compatibilidad entre la Energía Eólica y la Energía Hidroeléctrica Los fenómenos eólicos tienen una frecuencia alta en comparación con los fenómenos hidrológicos. Los fenómenos eólicos tienen una frecuencia alta en comparación con los fenómenos hidrológicos. Para establecer la magnitud del recurso de una región que alimenta centrales eólicas, las normas recomiendan realizar medidas a lo largo de al menos un año. Para establecer la magnitud del recurso de una región que alimenta centrales eólicas, las normas recomiendan realizar medidas a lo largo de al menos un año. Esta alta frecuencia hace que por “la ley de grandes números” la energía de un período de tiempo de días o semanas sea muy confiable para el caso de un parque eólico. Esta alta frecuencia hace que por “la ley de grandes números” la energía de un período de tiempo de días o semanas sea muy confiable para el caso de un parque eólico. Tal es así que la producción de un parque suele medirse en horas anuales de potencia nominal. Tal es así que la producción de un parque suele medirse en horas anuales de potencia nominal. Sin embargo, la Energía Eólica es muy variable y casi impredecible para períodos superiores a 15 días. Sin embargo, la Energía Eólica es muy variable y casi impredecible para períodos superiores a 15 días. 18

19 Compatibilidad entre la Energía Eólica y la Energía Hidroeléctrica. Las ERNC desplazando en el despacho a las hidroeléctricas hacen que los embalses duren más y aumentan en forma significativa la potencia firme de los sistemas que integran. Las renovables y la eólica en particular combinadas con las hidroeléctricas disminuyen drásticamente las necesidades de respaldo térmico. La eólica desplaza a la hidráulica cuando el viento sopla y prolonga la duración de los embalses, la hidráulica cubre a la eólica cuando el viento cesa. Esto es cierto aún en el caso de embalses de pocos días de almacenamiento. La eólica desplaza a la hidráulica cuando el viento sopla y prolonga la duración de los embalses, la hidráulica cubre a la eólica cuando el viento cesa. Esto es cierto aún en el caso de embalses de pocos días de almacenamiento.

20 Compatibilidad entre las Energías Eólica y la Energía Hidroeléctrica Este complemento en el corto y mediano plazo es lo que hace que la generación hidráulica sea el socio ideal para las Eólica. Este complemento en el corto y mediano plazo es lo que hace que la generación hidráulica sea el socio ideal para las Eólica. Por otra parte la energía hidroeléctrica es la tecnología de generación más versátil en tanto es de parada y arranque rápido, permite brindar todos los servicios que precisa un sistema eléctrico como regular frecuencia, carga y tensión, y es la que por su gestionabilidad en el cortísimo plazo permite acompañar las fluctuaciones de potencia de la Eólica. Por otra parte la energía hidroeléctrica es la tecnología de generación más versátil en tanto es de parada y arranque rápido, permite brindar todos los servicios que precisa un sistema eléctrico como regular frecuencia, carga y tensión, y es la que por su gestionabilidad en el cortísimo plazo permite acompañar las fluctuaciones de potencia de la Eólica. Aunque al crecer la demanda la participación de la hidráulica va a disminuir, tendrá siempre un papel fundamental como integrador de las ERNC Aunque al crecer la demanda la participación de la hidráulica va a disminuir, tendrá siempre un papel fundamental como integrador de las ERNC 20

21 Demanda y Fuentes de Generación 2018 Demanda 11368 GWh (2,5 % anual desde 2015) Térmica CC 500 MW Térmica CA 600 MW Río Negro 593 MW Salto Grande 935 MW FV 200 MW Biomasa 120 MW Eólica 1500 MW Producción Térmica Máxima (90%) 8672 GWh Producción ERNC 6950 GWh Derrame ERNC 248 GWh ERNC aprovechable 6702 GWh

22 22 Potencia máx - med - mín / Potencia Eólica

23 Necesidades Generación Hidráulica 2018 Demanda 11203 GWh Capacidad ERNC sin derrame 6620 GWh Capacidad Térmica (90%) 8672 GWh Hidráulica Necesaria 4583 GWh (excedencia 91%, 31 de 34)

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25 Demanda y Fuentes de Generación 2030 Demanda 15288 GWh (2,5 % anual desde 2015) Térmica CC 500 MW Térmica CA 600 MW Río Negro 593 MW Salto Grande 935 MW FV 200 MW Biomasa 200 MW Eólica 2200 MW ( barril de petróleo a 120 U$S) Producción Térmica Máxima (90%) 8672 GWh Producción ERNC 10280 GWh Derrame ERNC 600 GWh ERNC aprovechable 9680 GWh

26 Necesidades Generación Hidráulica 2030 Demanda 15288 GWh Capacidad ERNC sin derrame 9680 GWh Capacidad Térmica (90%) 8672 GWh Hidráulica Necesaria 5608 GWh (excedencia 74%, 25 de 34)

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28 Reflexiones sobre el papel futuro del agua (1) Los embalses del rio negro producen anualmente y en media 2609 GWh Los embalses del rio negro producen anualmente y en media 2609 GWh Representan una “batería” con capacidad de almacenamiento de 1291GWh (6 meses) Representan una “batería” con capacidad de almacenamiento de 1291GWh (6 meses) Ocupan 1560 km2, (156.000 hectáreas) Ocupan 1560 km2, (156.000 hectáreas) En comparación, un parque eólico de 700 MW tiene la misma producción anual y abarca 21000 hectáreas. En comparación, un parque eólico de 700 MW tiene la misma producción anual y abarca 21000 hectáreas. El nuevo papel de la Hidráulica es “ser el integrador” de las ERNC El nuevo papel de la Hidráulica es “ser el integrador” de las ERNC ¿Son necesarios los 6 meses de capacidad de almacenamiento? ¿Son necesarios los 6 meses de capacidad de almacenamiento? Parecería que si bajáramos la reserva a la mitad, los costos del sistema no cambiarían, así como tampoco la producción energética anual. Parecería que si bajáramos la reserva a la mitad, los costos del sistema no cambiarían, así como tampoco la producción energética anual. ¿Es posible este replanteo? ¿Es posible este replanteo?

29 Reflexiones sobre el papel futuro del agua (2) ¿Es posible recuperar parte de los terrenos inundables sin producir inconvenientes en la generación de energía de nuestro sistema? ¿Es posible recuperar parte de los terrenos inundables sin producir inconvenientes en la generación de energía de nuestro sistema? En los próximos 15 años con un 75 % - 80 % de excedencia sobrará parte del agua que se destina a la Generación hidroeléctrica En los próximos 15 años con un 75 % - 80 % de excedencia sobrará parte del agua que se destina a la Generación hidroeléctrica ¿Se puede flexibilizar su uso para tareas agropecuarias? ¿Se puede flexibilizar su uso para tareas agropecuarias? Debido a la variabilidad del sistema las extracciones de agua de los cauces no parece ser ambientalmente sostenible, por lo tanto habría que recurrir a nuevos represamientos. Debido a la variabilidad del sistema las extracciones de agua de los cauces no parece ser ambientalmente sostenible, por lo tanto habría que recurrir a nuevos represamientos. Parece ser el momento para crear un ámbito de discusión sobre esta temática. Parece ser el momento para crear un ámbito de discusión sobre esta temática.

30 Muchas gracias