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2021 38 Andrei Briones Hidrovo Metodología para la determinación del desempeño ambiental neto de la generación hidroeléctrica Departamento Director/es Ingeniería Mecánica Uche Marcuello, Francisco Javier Martinez Gracia, Amaya © Universidad de Zaragoza Servicio de Publicaciones ISSN 2254-7606 Andrei Briones Hidrovo METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN DEL DESEMPEÑO AMBIENTAL NETO DE LA GENERACIÓN HIDROELÉCTRICA Director/es Ingeniería Mecánica Uche Marcuello, Francisco Javier Martinez Gracia, Amaya Tesis Doctoral Autor 2019 Repositorio de la Universidad de Zaragoza – Zaguan http://zaguan.unizar.es UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA TESIS DOCTORAL Metodologí a pa ra l a determinacio n del desempen o ambiental neto de la generacio n hidroele ctrica Andrei Briones Hidrovo Directores: Javier Uche Marcuello Amaya Martínez Gracia Octubre 2018 Metodología para la determinación del desempeño ambiental neto de la generación hidroeléctrica Los profesores doctores del área del Máquinas y Motores Térmicos, del Departamento de la Universidad de Zaragoza Dña. Amaya Martínez Gracia, y D. Francisco Javier Uche Marcuello, CERTIFICAN: Que D. Andrei Briones Hidrovo, ha realizado bajo su dirección el trabajo para optar al Grado de Doctor dentro del Programa de Energías Renovables y Eficiencia Energética (509), el trabajo que presenta bajo el título: “Metodología para la determinación del desempeño ambiental neto de la generación hidroeléctrica” El trabajo se ajusta a los objetivos establecidos según el RD 99/2011 en el Proyecto de Investigación aprobado el 24/06/2015. Y para que así conste, firman la presente certificación en Zaragoza, el 30 de octubre de 2018, para los efectos que sean oportunos. Fdo.: Dña. Amaya Martínez Gracia Fdo.: D. Javier Uche Marcuello from a different approach to the life cycle assessment. Given the particular characteristic of the hydropower dam scheme case, its design was modified in order to compare with the original case and have a greater understanding of the hydropower-ecosystem relationship. Additionally, the ecological cost of hydropower generation was analyzed and determined, based on the results of the aforementioned ecosystem balance. As a main part and objective of this work, the integration and balance of the life cycle assessment and the ecological assessment was carried out in order to know the net hydropower environmental performance in a single result. In order to achieve the goal, a general bibliographical review on the integration of evaluations was made first. From this, two possible alternatives were established with their respective procedures for the integration. After analyzing factors and elements inherent to integration such as double accounting, units, biodiversity, assessments scope, etc., the procedure that best suited to integration was chosen and applied, giving place to a single result expressed in monetary units. Finally, in Chapter VI, a sustainability analysis and assessment of both hydropower plant cases was performed based on the multiple indicators obtained along this work, which were correlated with the theoretical socioeconomic benefits determined for each project. As a final part of this chapter, guidelines for new and future hydropower policies were exposed based on the results obtained. In summary, it is concluded that the proposed methodology allows covering all the necessary aspects to determine the net hydropower environmental performance. In this context, hydropower generation generates important negative environmental-ecological impacts, which in economic terms significantly exceeds the common hydropower generation cost. According to the results, the run-of-river diversion hydropower plant has a net environmental performance of -0.08 $/kWh while hydropower dam-reservoir scheme -0.96 $/kWh, clearly indicating that the first one is more sustainable. In particular, the hydropower dam-reservoir scheme is not effective in mitigating climate change since it eliminates earth carbon absorption capacity, creating in turn a new source for the emission of greenhouse gases. Moreover, this hydroelectric scheme generates large ecological losses with important effects on biodiversity. Therefore, in a general way it should not be assumed that renewable energies are sustainable per se. Despite a better performance, the implementation of future run-ofriver diversion hydropower plants should be assessed based on multiple biophysical indicators, within strong sustainability framework, in order to use properly this renewable source of energy in a more balanced manner. Finally, it is necessary that future hydropower policies be oriented towards political ecology, in order to preserve and recover the natural heritage. Agradecimientos A mis tutores Amaya y Javier, por la paciencia y sabia guía en la realización de este trabajo A mi familia, por el inmenso e indondicional apoyo A mi abuelo Horacio A Gustavo y Tatiana, quienes sembraron en mí A Gustavo y Daniel, mis hermanos Por y para ustedes. ÍNDICE CAPÍTULO I ................................................................................................................................ 1 MOTIVACIÓN Y JUSTIFICACIÓN ......................................................................................... 1 1.1. PACHAMAMA ................................................................................................................ 1 1.2. EL HOMO SAPIENS ...................................................................................................... 2 1.3. ENERGÍA: COMBUSTIBLES FÓSILES ...................................................................... 3 1.4. EVOLUCIÓN Y DESARROLLO DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES ................... 4 1.5. ENERGÍAS RENOVABLES Y EL ENTORNO NATURAL........................................ 6 1.6. ESTRUCTURA DE LA TESIS....................................................................................... 7 CAPÍTULO II ........................................................................................................................... 11 ENERGÍA HIDRÁULICA ....................................................................................................... 11 2.1. ORÍGINES E HISTORIA ............................................................................................ 11 2.1.1. Turbinas hidráulicas ............................................................................................................ 12 2.1.2. Centrales hidroeléctricas: diseños, tipos y clasificación ....................................................... 14 2.2. PANORAMA MUNDIAL DE LA HIDROENERGÍA .............................................. 19 2.2.1. Desarrollo y potencial ......................................................................................................... 19 2.2.2. Costes de instalación, generación e impactos económicos. ................................................. 22 2.2.2.1. Variación de costes y comparación con otras tecnologías ................................................... 25 2.2.2.2. Influencia de la hidroenergía en mercados eléctricos: Ecuador y España. ........................... 26 2.3. ASPECTOS AMBIENTALES-ECOLÓGICOS DE LA GENERACIÓN HIDROELÉCTRICA ................................................................................................................ 28 2.3.1. Huella hídrica ...................................................................................................................... 28 2.3.1.1. Definiciones .......................................................................................................................... 29 2.3.1.2. Tipos e indicadores ............................................................................................................... 30 2.3.1.3. Cálculo de la huella hídrica ................................................................................................... 30 2.3.1.4. Huella hídrica de la hidroenergía y otras fuentes de energía. .............................................. 31 2.3.2. Huella de carbono ............................................................................................................... 34 2.3.3. Análisis del ciclo de vida ...................................................................................................... 36 2.3.3.1. Emisiones de gases de efecto invernadero en embalses ...................................................... 38 2.3.4. Evaluación del Impacto Ambiental ...................................................................................... 39 2.3.5. Evaluación ecológica ........................................................................................................... 41 2.4. CAMBIO CLIMÁTICO Y POLÍTICAS ENERGÉTICAS ......................................... 44 2.5. RIESGOS Y ASPECTOS SOCIOECONÓMICOS DE LA HIDROENERGÍA ........ 46 2.6. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA, OBJETIVOS Y ALCANCE .................... 48 2.7. OBJETO DE ESTUDIO............................................................................................... 49 2.7.1. Desarrollo hidroeléctrico en Ecuador ................................................................................... 49 2.7.2. Ecosistemas y clasificación .................................................................................................. 51 2.7.3. Determinación de los casos de estudio ................................................................................ 52 2.7.3.1. Central hidroeléctrica de agua fluyente con desviación. ...................................................... 54 2.7.3.2. Central hidroeléctrica de regulación con interposición (embalse) ........................................ 57 2.8. RESUMEN .................................................................................................................... 59 CAPÍTULO III.......................................................................................................................... 63 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA .......................................................................................... 63 3.1. NORMA Y ESPECIFICACIONES .............................................................................. 63 3.2. OBJETIVO Y ALCANCE ............................................................................................. 63 3.2.1. Definición de la unidad funcional y límites del sistema ....................................................... 63 3.2.2. Método de evaluación y categorías de impacto ................................................................. 67 3.2.3. CALIDAD DE DATOS, SUPOSICIONES Y LIMITACIONES .............................. 78 3.3. ANÁLISIS DEL INVENTARIO DEL CICLO DE VIDA (ICV) ............................... 79 3.3.1. Fase de Construcción ........................................................................................................... 80 3.3.1.1. Central Hidroeléctrica Baba (CHB) ........................................................................................ 81 3.3.1.2. Construcción de la Central Hidroeléctrica Mazar-Dudas (CHMD) ........................................ 84 3.3.1.3. Pérdida de capacidad de absorción de carbono ................................................................... 87 3.3.1.3.1. Bosque tropical ................................................................................................................. 88 3.3.1.3.2. Bosque de montaña ......................................................................................................... 90 3.3.2. Fase de operación y mantenimiento (O&M) ........................................................................ 90 3.3.2.1. Central Hidroeléctrica Baba .................................................................................................. 90 3.3.2.1.1. Emisiones del embalse...................................................................................................... 91 3.3.2.1.2. Análisis de estudios previos .............................................................................................. 94 3.3.2.1.3. Estimación y proyección de emisiones de CO2 y CH4 ........................................................ 97 3.3.2.2. Central Hidroeléctrica Mazar-Dudas .................................................................................. 103 3.4. EVALUACIÓN DEL IMPACTO DEL CICLO DE VIDA ...................................... 103 3.4.1. Resultados de la Central hidroeléctrica Baba .................................................................... 103 3.4.2. Resultados de la Central hidroeléctrica Mazar-Dudas ....................................................... 104 3.5. INTERPRETACIÓN Y ANÁLISIS DE LA EVALUACIÓN DEL IMPACTO DEL CICLO DE VIDA ................................................................................................................... 105 3.5.1. Análisis de incertidumbre .................................................................................................. 107 3.6. BALANCE Y ANÁLISIS DE EMISIONES DE CARBONO .................................. 109 3.6.1. Emisiones netas ................................................................................................................ 109 3.6.1.1. Central Hidroeléctrica Baba ................................................................................................ 109 3.6.1.2. Central Hidroeléctrica Mazar-Dudas .................................................................................. 110 3.6.2. Análisis comparativo de emisiones con otras hidroeléctricas ............................................ 111 3.6.3. Comparación con termoeléctricas de combustibles fósiles ................................................ 114 3.6.4. Asignación de emisiones en la Central hidroeléctrica Baba ............................................... 115 3.6.5. Variabilidad de la generación e impacto en las emisiones ................................................. 117 3.6.5.1. Factor de planta y mejor aprovechamiento hídrico ............................................................ 117 3.6.5.2. Segundo aprovechamiento hidroeléctrico .......................................................................... 117 3.6.5.3. Cambio climático ................................................................................................................ 118 3.7. DESDE LA PERSPECTIVA DEL RECURSO HÍDRICO ..................................... 119 3.7.1. Balance hídrico de la Central hidroeléctrica Baba ............................................................. 119 3.7.2. Emisiones asociadas a los usos del agua ........................................................................... 121 3.7.3. Cálculo de la Huella Hídrica ............................................................................................... 122 3.7.3.1. Central Hidroeléctrica Baba ................................................................................................ 122 3.7.3.2. Central Hidroeléctrica Mazar-Dudas .................................................................................. 125 3.7.4. Nexo agua-carbono ........................................................................................................... 126 3.7.4.1. Central Hidroeléctrica Baba ................................................................................................ 126 3.7.4.2. Central hidroeléctrica Mazar-Dudas ................................................................................... 127 3.8. RESUMEN Y CONCLUSIONES .............................................................................. 128 CAPÍTULO IV ....................................................................................................................... 131 EVALUACIÓN ECOLÓGICA .............................................................................................. 131 4.1 ECOSISTEMAS: CONCEPTUALIZACIÓN, CARACTERÍSTICAS Y CLASIFICACIÓN .................................................................................................................. 131 4.1.1 Generalidades ....................................................................................................................... 131 4.1.2 Ciclos y procesos .................................................................................................................... 134 4.1.2.1. Ciclo del agua ...................................................................................................................... 134 4.1.2.2. Ciclo del carbono................................................................................................................. 135 4.1.2.3. Ciclo del nitrógeno .............................................................................................................. 136 4.1.2.4. Ciclo del fósforo .................................................................................................................. 137 4.1.2.5. Producción primaria ........................................................................................................... 137 4.1.2.6. El suelo: Formación y composición ..................................................................................... 139 4.1.2.7. La biodiversidad: participación e interacción. .................................................................... 141 4.2. ECOSISTEMAS: BIENES, SERVICIOS Y BENEFICIOS .................................... 141 4.2.1. Conceptualización ............................................................................................................. 141 4.2.2. Clasificación ...................................................................................................................... 145 4.3. ESTADO ACTUAL DE LOS ECOSISTEMAS Y SUS SERVICIOS. .................... 147 4.3.1. Sistemas acuáticos, embalses e impactos al recurso hídrico. ............................................. 148 4.4. ECONOMÍA DE LOS SERVICIOS ECOSISTÉMICOS ........................................ 150 4.4.1. Valoraciones, métodos y aplicación .................................................................................. 150 4.4.2. Estudios de valoración económica de servicios ecosistémicos. .......................................... 157 4.4.3. Incertidumbre de la valoración económica ecosistémica. .................................................. 158 4.5. VALORACIÓN DE LOS SERVICIOS ECOSISTÉMICOS.................................... 159 4.5.1. Propuesta de evaluación: Balance ecosistémico ................................................................ 159 4.5.1.1. Rediseño de la central hidroeléctrica Baba......................................................................... 160 4.5.2. Determinación de los métodos para la valoración. ........................................................... 161 4.5.2.1. Central Hidroeléctrica Baba ................................................................................................ 163 4.5.2.2. Central hidroeléctrica Mazar-Dudas ................................................................................... 167 4.5.3. Alcance y limitaciones. ...................................................................................................... 170 4.5.3.1. Central hidroeléctrica Baba ................................................................................................ 170 4.5.3.2. Central hidroeléctrica Mazar-Dudas ................................................................................... 173 4.5.4. Resultados de la Valoración .............................................................................................. 175 4.5.4.1. Estados a0 y a1 ................................................................................................................... 175 4.5.4.2. Estado d0 ............................................................................................................................ 178 4.5.5. BALANCE Y EFICIENCIA .................................................................................... 179 4.6. VARIABILIDAD Y COMPARACIÓN DE LA VALORACIÓN ECOSISTÉMICA 180 4.7. COSTE ECOLÓGICO DE GENERACIÓN ............................................................. 182 4.7.1. Central hidroeléctrica Baba ............................................................................................... 183 4.7.2. Central hidroeléctrica Mazar-Dudas .................................................................................. 184 4.9. ANÁLISIS COMPARATIVO ENTRE BABA (REDISEÑADO) Y MAZARDUDAS. .................................................................................................................................. 185 4.10. RESUMEN Y CONCLUSIONES .......................................................................... 188 CAPÍTULO V ........................................................................................................................ 191 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA Y EVALUACIÓN ECOLÓGICA: UNA APROXIMACIÓN PARA LA INTEGRACIÓN ................................................................. 191 5.1. GENERALIDADES ................................................................................................... 191 5.2. MÉTODO ................................................................................................................... 192 5.2.1. Antecedentes .................................................................................................................... 192 5.2.1.1. Justificación de la unidad monetaria para la representación de resultados ...................... 193 5.2.1.2. Revisión de evaluaciones: vínculos, interrelación e intregración. ....................................... 194 5.2.1.3. La biodiversidad como elemento común ............................................................................ 196 5.2.2. Procedimiento para la integración .................................................................................... 197 5.2.3. Análisis de la doble contabilidad ....................................................................................... 198 5.3. ALTERNATIVAS Y ELEGIBILIDAD .................................................................... 200 5.3.1. Alternativa A ..................................................................................................................... 201 5.3.2. Alternativa B ..................................................................................................................... 202 5.3.3. Indicador ........................................................................................................................... 203 5.3.4. Criterios de elección .......................................................................................................... 203 CAPÍTULO VI ....................................................................................................................... 209 SOSTENIBILIDAD DE LA GENERACIÓN HIDROELÉCTRICA ................................. 209 6.1. IMPACTO SOBRE LOS RECURSOS RENOVABLES Y NO RENOVABLES .. 209 6.1.1. Biocapacidad..................................................................................................................... 209 6.1.2. Recursos no renovables ..................................................................................................... 211 6.1.2.1. Energy Investment On Return (EROI) .................................................................................. 212 6.1.2.2. Exergy Replacement Cost (ERC) .......................................................................................... 213 6.2. ANÁLISIS DE SOSTENIBILIDAD ........................................................................ 214 6.2.1. Indicadores ....................................................................................................................... 215 6.2.1.1. Central Hidroeléctrica Baba ................................................................................................ 215 6.2.1.2. Central hidroeléctrica Mazar-Dudas ................................................................................... 217 6.2.2. Aspectos sociales y económicos......................................................................................... 219 6.2.2.1. Central Hidroeléctrica Baba ................................................................................................ 219 6.2.2.2. Central hidroeléctrica Mazar-Dudas ................................................................................... 220 6.3. ¿ES SOSTENIBLE LA GENERACIÓN HIDROELÉCTRICA? ........................... 220 6.4. NUEVAS POLÍTICAS HIDROENERGÉTICAS ................................................... 225 6.4.1. Antecedentes y condiciones actuales ................................................................................ 225 6.4.2. Hacia una política ecológica .............................................................................................. 226 6.4.2.1. Políticas restrictivas ............................................................................................................ 227 6.4.2.2. Políticas de aprovechamiento y regeneración ecológica .................................................... 227 6.5. RESUMEN Y CONCLUSIONES .............................................................................. 228 CAPÍTULO VII ..................................................................................................................... 231 SÍNTESIS, APORTACIONES Y PERSPECTIVAS .......................................................... 231 7.1. SÍNTESIS ................................................................................................................... 231 7.1.1. Capítulo I y II ..................................................................................................................... 231 7.1.2. Capítulo III ......................................................................................................................... 231 7.1.3. Capítulo IV ........................................................................................................................ 233 7.1.4. Capítulo V ......................................................................................................................... 233 7.1.5. Capítulo VI ........................................................................................................................ 234 7.1.6. Conclusiones finales .......................................................................................................... 235 7.2. APORTACIONES ...................................................................................................... 235 7.2.1. Capítulo II y III ................................................................................................................... 235 7.2.2. Capítulo IV ........................................................................................................................ 236 7.2.3. Capítulo V ......................................................................................................................... 236 7.2.4. Capítulo VI ........................................................................................................................ 236 7.3. PERSPECTIVAS Y FUTUROS TRABAJOS ......................................................... 236 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................... 239 ANEXOS ................................................................................................................................ 279 EMISIONES Y COMPARACIONES ENTRE LA HIDROELÉCTRICA BABA Y SUS EQUIVALENTES EN CENTRALES TÉRMICAS. ....................................................................................................................................... 115 SERVICIOS DEL MULTIPROPÓSITO BABA Y LA RELACIÓN CARBONO-AGUA ............................................. 122 CLASIFICACIÓN DE LOS ECOSISTEMAS ..................................................................................................... 132 EJEMPLO DE PRODUCCIÓN PRIMARIA NETA DE ALGUNOS ECOSISTEMAS MUNDIALES. ........................ 139 ESQUEMAS DE CLASIFICACIÓN DE SERVICIOS ECOSISTÉMICOS EXISTENTES ........................................... 146 MÉTODOS DE VALORACIÓN ECONÓMICA DE LOS SERVICIOS ECOSISTÉMICOS. ...................................... 153 RELACIÓN ENTRE LA FUNCIÓN ECOLÓGICA, EL SERVICIO Y EL TIPO DE VALOR ....................................... 155 MÉTODOS MÁS APLICADOS PARA LA VALORACIÓN DE LOS DIFERENTES SERVICIOS ECOSISTÉMICOS ... 157 VALORACIÓN DE LOS SERVICIOS ECOSISTÉMICOS Y ESCENARIOS, CHB................................................... 160 VALORACIÓN DE LOS SERVICIOS ECOSISTÉMICOS Y ESCENARIOS, CHMD ............................................... 160 ESPECIFICACIONES DE LA EFICIENCIA ECOLÓGICA (ESE). ......................................................................... 160 IDENTIFICACIÓN DE SERVICIOS ECOSISTÉMICOS, MÉTODOS DE VALORACIÓN Y BENEFICIAROS ............. 162 VALORACIÓN DE LOS SERVICIOS ECOSISTÉMICOS DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA BABA. .................. 166 VALORACIÓN DE LOS SERVICIOS ECOSISTÉMICOS DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA MAZAR-DUDAS. .. 170 DETERMINACIÓN DEL ALCANCE DE LA VALORACIÓN DE LOS SERVICIOS ECOSISTÉMICOS, CHB. ............ 171 ESTADO DE LOS SERVICIOS ECOSISTÉMICOS POSTERIOR A LA CONSTRUCCIÓN DE LA CHB. ................... 172 ESTADO DE LOS SERVICIOS ECOSISTÉMICOS POSTERIOR A LA CONSTRUCCIÓN DE LA CHMD. ............... 174 DATOS APLICADOS PARA LOS ESTADOS A (0,1) Y D (0,1) DE LA CHB. ..................................................... 176 VALORACIÓN ECONÓMICA DE LOS SERVICIOS ECOSISTÉMICOS PARA LOS ESTADOS A0 Y A1, CHB. ...... 176 DATOS APLICADOS PARA LOS ESTADOS A (0,1) Y D (0) DE LA CHMD. ..................................................... 178 VALORACIÓN ECONÓMICA DE LOS SERVICIOS ECOSISTÉMICOS, ESTADOS A0 Y A1, CHMD ................... 178 VALORACIÓN ECONÓMICA DE LOS SERVICIOS ECOSISTÉMICOS, ESTADO D0, CHB ................................. 179 VALORACIÓN ECONÓMICA DE LOS SERVICIOS ECOSISTÉMICOS, ESTADO D0, CHMD ............................. 179 COSTE NETO DE GENERACIÓN, CENTRAL HIDROELÉCTRICA BABA. ......................................................... 183 COSTE NETO DE GENERACIÓN, CENTRAL HIDROELÉCTRICA MAZAR-DUDAS........................................... 184 CAUDALES (M3/S) DE GENERACIÓN Y TRASVASE PROMEDIOS DEL REDISEÑO DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA BABA. .................................................................................................................. 184 VALORACIÓN ECONÓMICA DE LOS SERVICIOS ECOSISTÉMICOS, ESTADO D1, CHB ................................. 184 COSTE NETO DE GENERACIÓN DEL NUEVO DISEÑO DE LA HIDROELÉCTRICA BABA. ............................... 185 RESUMEN DE VALORES APLICADOS EN EL MÉTODO (ALTERNATIVA 1) PARA EL BALANCE ACV-ΔSE ...... 205 FACTORES Y RENDIMIENTOS PARA EL CÁLCULO DE LA BIOCAPACIDAD .................................................. 209 EROI DE DIFERENTES TECNOLOGÍAS DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA. ..................................... 213 DATOS REQUERIDOS PARA LA DETERMINACIÓN DEL EROI PARA AMBAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS. ......................................................................................................................................................... 214 PRINCIPALES INDICADORES DE LAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS ESTUDIADAS................................... 218 BENEFICIOS TEÓRICOS SOCIOECONÓMICOS DERIVADOS DEL PROYECTO MULTIPROPÓSITO BABA. ..... 220 COMPARACIÓN DE INDICADORES Y VALORACIÓN PARA LAS HIDROELÉCTRICA BABA Y MAZAR-DUDAS. ......................................................................................................................................................... 223 PRINCIPALES ARTÍCULOS DE LA CONSTITUCIÓN 2008 DE ECUADOR VINCULADOS A LA POLÍTICA ECOLÓGICA ...................................................................................................................................... 228 “Alejada de la Naturaleza, la existencia humana queda vacía de contenido” Masanobu Fukuoka Capítulo I: Motivación y justificación Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 1 C ap í tulo I Motivacio n y justificacio n El modo de vida antropogénico ha evolucionado de tal manera que en la actualidad la energía se ha convertido en un componente básico e indispensable, con un uso cada vez mayor. La demanda de energía por parte de las sociedades ha dado lugar a la explotación de recursos naturales energéticos tanto renovables como no renovables, lo que ha tenido como efecto importantes impactos y/o alteraciones en el mundo natural. De cara al futuro y dada la crisis ecológica mundial, el aprovechamiento de fuentes renovables de energía no solo pasa por la dependencia de recursos energéticos finitos sino que también por encontrar un equilibrio entre las sociedades con la Naturaleza. Una mejor comprensión de cómo el aprovechamiento hidroenergético, como fuente renovable, se comporta con el entorno natural, sus condiciones y cuáles serían sus limitaciones de cara al futuro, ha sido el motivo de este trabajo académico. 1.1. Pachamama Pachamama o bien Madre Tierra. Así es como los pueblos indígenas andinos denominan al planeta Tierra, concebido como el ente envolvente donde se produce y organiza la vida en armonía, y del cual el ser humano es parte complementaria (Briones Hidrovo, 2015). La atmósfera, los océanos y continentes en conjunto con la materia viviente de la Tierra forman un sistema complejo al que puede considerarse como un organismo individual capaz de mantener las condiciones que hacen posible la vida en el planeta; se comportan como un todo coherente donde la vida, su componente característico, se encarga de autorregular sus condiciones esenciales. Este enunciado fue la hipótesis expuesta por J. Lovelock, quien denominó al planeta tierra como Gaia (diosa de la Tierra). Según la hipótesis, Gaia se comportaría como un sistema auto-regulador que, en términos físicos y químicos, está siempre en equilibrio (Lovelock, 2000). Ya sea en palabras de Lovelock o de los pueblos indígenas andinos, el planeta Tierra es la gran Madre. La radiación solar es captada desde el exterior por la Tierra, la cual genera en su interior (biósfera) calor y patrones térmicos. Esta condición en conjunto con la rotación y movimiento de la Tierra dan lugar a los vientos (masas de aire en movimiento) y a las corrientes oceánicas. Estos movimientos de agua y aire influyen en las condiciones atmosféricas globales, incluyendo las precipitaciones, la humedad y temperatura del aire, etc. Con la interacción de estos elementos, se han creado sobre los continentes biomas, áreas climática y geográficamente similares, las cuales recogen un conjunto de ecosistemas y que se definen a partir de la vegetación y de las especies animales que predominan. Ya en los ecosistemas, ya sean terrestres como acuáticos (agua dulce y marinos), los organismos vivos interactúan con los factores abióticos (suelo, aire, agua) creando flujos constantes de materia y energía (Smith & Smith, 2007). Capítulo I: Motivación y justificación 2 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica En efecto, la Pachamama acoge a un sin número de formas de vida, gracias a que provee todo los necesario para el sustento de éstas. A través de procesos, cada componente o elemento se encuentra en el estado y condición adecuada. El suelo, que con la interacción de los organismos vivos mantiene sus cualidades, da sustento a la diversa y vasta vegetación, la cual a su vez genera oxígeno y absorbe dióxido de carbono. Con ello también se contribuye al mantenimiento de las condiciones físicas del aire como también al equilibrio de los gases dentro de la biósfera. El agua, que tiene su ciclo al igual que otros elementos, se renueva constantemente; va desde las altas montañas continentales hasta los mares, recorriendo extensas áreas, dando sustento a la vida, ya sea como medio o como alimento. La Naturaleza provee de alimentos para todos; algunos lo producen para otros, o simplemente se convierten en una forma de alimento para otros. Todo esto, en una constante interacción y renovación de la vida. Pero la Pachamama ofrece más. Distribuidos en todo el planeta, existen otros elementos naturales inorgánicos tales como minerales o biomasa de origen fósil, que aunque en su mayoría no son partícipes del mundo natural ni son esenciales para la vida, se crearon a través de largos procesos naturales y se han alojado en el interior de Pachamama. 1.2. El homo sapiens De todos los seres vivos que acoge la Pachamama, sin duda alguna el ser humano es el de mayor distinción, ya que tiene la capacidad de razonar, pensar, crear y comprender conceptos abstractos. Dicha característica le ha permitido crear su propio mundo, paralelo al natural, sobre la faz de la Tierra. Desde sus inicios, el ser humano vivía agrupado formando pequeñas poblaciones la cuales satisfacían sus necesidades básicas a través de la caza y la recolección de diferentes alimentos que ofrecía la Pachamama. Una vez agotados los recursos en las proximidades del asentamiento, las poblaciones se movilizaban a lugares donde los recursos fuesen más abundantes. Toda fuente de energía era renovable; giraba en torno al sol el cual daba origen a la biomasa, viento, hidráulica y alimentos, estos últimos necesarios para aportar con calorías generar trabajos mecánicos manuales (Bithas & Kalimeris, 2016). En aquel entonces, no había mayor interés en la posesión de bienes materiales (recursos naturales), aunque desde tiempos prehistóricos ya había explotación de lo que hoy se conoce como petróleo y minerales (metales) que se encontraban cerca de la superficie y de fácil acceso. El carbón ha sido el elemento más explotado debido a que se encuentra esparcido por todo el mundo. Así, estos recursos naturales fueron de a poco tomando importancia, convirtiéndose en elementos esenciales en la historia de la humanidad (Newman, 2018) (Daly & Farley, 2004). Con el pasar del tiempo, las sociedades nómadas desarrollaron tecnología de almacenamiento de alimentos para largos periodos, dando paso a la agricultura, la cual terminó con la vida nómada. Aquello permitió grandes asentamientos humanos así como la expansión y aumento de la población. Como consecuencia, y a razón de satisfacer la demanda creciente de alimentos, los ecosistemas fueron afectados a un ritmo creciente, dando lugar a una reducción notable de sus capacidades para producir alimentos y materiales, independientemente de la actividad agrícola. Esta situación dio paso a la creación de conocimiento y por ende de nuevas tecnologías que permitiesen mejorar la producción de alimentos, así abastecer a las Capítulo I: Motivación y justificación Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 3 sociedades. Un ejemplo de ello es la irrigación a gran escala. No obstante, dicha evolución y mejora tecnológica acarreó más impactos y afectaciones al mundo natural, sobre todo el suelo (recursos abióticos), el cual ha estado y sigue siendo sobreexplotado, quedando incapacitado incluso para sostener vida (Daly & Farley, 2004). Paralelo a ello también se incrementaba la demanda de energía, proporcional al crecimiento poblacional. No obstante, dado que el desarrollo exosomático era mínimo, el metabolismo y la entropía de las sociedades se mantenían bajos (Georgecu-Roegen, 1996). La fuentes de energía seguían siendo renovables: viento y agua, para los procesos de molido de alimentos (Bithas & Kalimeris, 2016). El continuo desarrollo tecnológico sobre todo en la navegación, sumado a la acumulación de los excedentes de la producción, dio paso a la expansión del comercio de productos a escala mundial, lo que en consecuencia también permitió el intercambio de ideas, acelerando así el progreso en términos técnicos y tecnológicos. Hasta ese entonces, ya había una creciente demanda de materiales no renovables como el hierro, cobre, aluminio y carbón. Con la llegada de la revolución industrial a mediados del siglo XVIII, la mano de obra basada en el trabajo manual así como el uso de la tracción animal fueron sustituidos por maquinarias la cuales requerían de una fuente de energía para su funcionamiento. Con la invención de máquina de vapor, del motor de combustión interna y generación de energía eléctrica, el desarrollo industrial ha alcanzado niveles sin precedentes en poco más de dos siglos. Eso ha sido posible gracias a los vastos yacimientos de fuentes de energía no renovables, como lo son los combustibles de origen fósil: carbón, petróleo y gas natural. Ya en la actualidad, el mundo antropogénico está moldado y ajustado al sistema económico vigente, el mismo que fue evolucionando a la par del desarrollo tecnológico y que en la actualidad requiere para su sustento, grandes flujos de materia y energía, lo que marca grandes diferencias en términos entrópicos con otros tiempos de la historia de la humanidad (Georgecu-Roegen, 1996) (Daly & Farley, 2004). Desde sus orígenes hasta en la actualidad, el ser humano siempre ha dependido de la naturaleza a pesar de la creación de su propio mundo (ciudades). 1.3. Energía: combustibles fósiles Con la llegada de la revolución industrial a mediados del siglo XVIII, la energía pasó a ser un elemento clave e indispensable en la vida del ser humano. El hito de la industrialización inició y creó una importante dependencia de recursos energéticos, que en sus inicios fueron la biomasa y el carbón. A medida que la industria crecía, las limitaciones de la biomasa se vieron expuestas por lo que el carbón pasó a reemplazarlo. La energía química se transformaba en calor que a su vez se transformaba en energía mecánica que era requerida para mover máquinas de distintas índoles. Con el desarrollo de nuevas tecnologías hacia la segunda revolución industrial, la energía eléctrica se fue posicionando entre los tipos de energía con mayor demanda, obtenida principalmente con carbón. Hasta finales del siglo XIX, el petróleo no había tenido mayor participación en la matriz energética mundial. Se sabía de su existencia pero su explotación no se extendido y expandido. A raíz del descubrimiento de yacimientos petrolíferos y de los avances en la extracción y los Capítulo I: Motivación y justificación 4 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica procesos de refinación, el petróleo pasó a ser parte de la matriz energética entre los años 1920 y 1930. Posterior a la segunda guerra mundial, la explotación de petróleo tuvo un boom, alcanzando niveles pico de producción, a la par que el gas natural era explotado e introducido en el mercado energético mundial (Bithas & Kalimeris, 2016). Desde inicios del siglo XX, la economía del mundo pasó a ser una economía basada en combustibles fósiles, recursos finitos, no renovables, liderados por el petróleo, seguido por el carbón y el gas natural. En la actualidad, el 85% de la energía primaria del mundo proviene de esto recursos energéticos (BP, 2018). La economía creciente de mercado, basada en la intensa extracción y explotación de recursos naturales para ser transformados luego en productos elaborados-industrializados, con alta dependencia energética en combustibles fósiles y generación de desechos, generó reacciones y preocupaciones alrededor del mundo. Ya en 1972 con el informe Los límites del crecimiento por parte del Club de Roma se advertía que “si el actual incremento de la población mundial, la industrialización, la contaminación, la producción de alimentos y la explotación de los recursos naturales se mantiene sin variación, alcanzará los límites absolutos de crecimiento en la Tierra durante los próximos cien años” (Meadows et al., 2004). Hacia finales del siglo XX, con las preocupaciones del caso como el incremento de carbono en la atmósfera, agotamiento de combustibles fósiles y la pérdida de espacios y recursos naturales, se planteó el desarrollo sostenible, el cual procuraba hacer frente y replantear el modelo de desarrollo socioeconómico vigente para aquel entonces. Dicho término se estableció en el informe “Our common future” (Brundtland), llevado a cabo por la Organización de Naciones Unidas (WCED, 1987), el cual se conceptualizó como “la capacidad de satisfacer las necesidades de las generaciones presentes sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades”. Esta nueva propuesta o visión de desarrollo se basa en tres pilares que son el económico, social y ambiental, los mismos que deben estar en equilibrio y en armonía. Para ese entonces y con la emisión de dicho informe, hubo un giro y apuesta por las energías renovables con la premisa de que permitirían alcanzar parte de los objetivos del desarrollo sostenible, sustituyendo así a los combustibles fósiles. 1.4. Evolución y desarrollo de las Energías Renovables Hasta los tiempos preindustriales, las energías renovables tenían poca presencia en el mundo antropogénico. Hacia 1973, ya en la época industrial, alrededor del 7% de energía primaria provenía de fuentes renovables, principalmente de biomasa e hidráulica. Ya para el 2010, la participación de las energías renovables pasó al 9%, apenas 2 puntos porcentuales de incremento en 37 años, siendo que la demanda de energía primaria mundial se duplicó entre dichos años (IEA, 2016) (BP, 2018). En la actualidad, la participación alcanza el 10,4% (BP, 2018). La demanda de energía se ha incrementado a mayor velocidad que el desarrollo de proyectos de energías renovables y la generación de energía por parte de éstas, factor principal para que éstas aún tengan una baja representación en el suministro de energía primaria a nivel mundial. Capítulo I: Motivación y justificación Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 5 Desde los inicios de la agricultura, las energías eólica e hidráulica ya eran utilizadas. Sin embargo, fue esta última la que tuvo un desarrollo tecnológico muy temprano, principalmente de sus turbinas. A partir de 1970, la hidroenergía tuvo un creciente desarrollo lo que permitió alcanzar una rápida madurez tecnológica, abriéndose campo en el suministro de energía eléctrica a nivel mundial (Bithas & Kalimeris, 2016). Ante la necesidad de reducir las emisiones de carbono, entre otros, en la última década ha habido un boom de desarrollo de proyectos hidroeléctricos en todo el mundo (Zarfl et al., 2015). En la actualidad es líder de las energías renovables con 1267 GW instalados y 17% de generación de energía eléctrica mundial, con un coste de generación bajo, incluso menores a los de los combustibles fósiles (IRENA, 2017c) (IRENA, 2018). La segunda fuente renovable de energía mundial es la eólica. Su desarrollo y participación en la matriz energética mundial inició desde principios de este siglo, inicialmente en áreas continentales y extendiéndose a zonas marinas. Las turbinas más empleadas a gran escala son de eje horizontal dado su eficiencia y eficacia. Cuenta ya con 467 GW instalados y genera el 4% de la electricidad mundial, aunque como energía final, apenas representa el 1% (REN21, 2017). Con la mejora de sus componentes así como su factibilidad y rentabilidad económica, han hecho posible que el coste de generación esté al mismo nivel que los combustibles fósiles (50150 $/MWh) (IRENA, 2017c), que en mucho de los casos han sido y siguen siendo objeto de subsidios. Detrás de la energía eólica, le siguen la bioenergía (sólida, líquida y gaseosa) y la energía solar. La bioenergía ha sido prácticamente sustituida por los combustibles fósiles aunque se está retomando su uso para reducir el consumo de éstos. Actualmente representa el 12,9% de la energía final consumida (incluyendo biomasa tradicional) aunque su participación en la generación de electricidad es de apenas 2% (REN21, 2017). Es claro que su aprovechamiento está dirigido a generar energía térmica, como energía final. La energía solar, que está por debajo de la bioenergía, se aprovecha para generar tanto electricidad como calor, esto gracias a la variedad de tecnologías desarrolladas desde el año 2000. Ya sea a través de paneles fotovoltaicos o por concentración y producción de vapor (de ser el caso) se puede generar electricidad. Los primeros tienen un rango de eficiencia entre 12 y 16%, mientras que las centrales termosolares por concentración, que siguen un ciclo termodinámico, pueden tienen eficiencias entre 15 y 20%, dependiendo del tipo de tecnología a aplicar (Ehrhart & Gill, 2014) (Bishoyi & Sudhakara, 2017). Por otra parte, existen paneles que captan la energía solar y la transfieren a fluidos como el agua, produciendo así calor de forma más concentrada. El 1,5% de la electricidad mundial proviene del sol, a partir de la generación fotovoltaica. Demás tecnologías de aprovechamiento de esta fuente renovable y generación de energía eléctrica aportan muy poco en la matriz energética mundial (REN21, 2017). Las energías marina y geotermia son otras fuentes renovable de energía menos aprovechadas; estas aportan menos del 0,5% de la electricidad mundial. En ambos caso, su desarrollo se ha visto limitado por la disponibilidad de recurso o por la factibilidad que repercuten en los aspectos económicos. Capítulo I: Motivación y justificación 6 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica Desde el año 2000, las energías renovables han tenido un crecimiento promedio de 6,5% y en la actualidad se aproxima a un 10% de crecimiento anual (REN21, 2017). Dado que dichas fuentes renovables de energía se encuentran esparcidas alrededor del mundo, algunas concentradas o localizadas puntualmente, su aprovechamiento y por ende la implementación de proyectos varía entre países y continentes. Por ejemplo, China y Brasil poseen vastos recursos hídricos, dando lugar a una masiva explotación de energía hidráulica en dichos países. No obstante, al ser países de gran extensión, el aprovechamiento energético renovable abarca otras fuentes. China, además de tener la mayor potencia hidráulica instalada, también tiene la mayor potencia eólica. Brasil, por el contrario, es uno de los mayores productores de biocombustibles. En norte de Europa la energía eólica es la más explotada, dada la alta disponibilidad de recurso eólico. En países como España, gracias a la diversidad de recursos y a la disponibilidad tecnológica, es posible el aprovechamiento de múltiples fuentes de energía renovable: hidráulica, solar (térmica y fotovoltaica), eólica y biomasa. En otros casos, existen países que, pese a tener una gama de fuentes renovables de energía, no procuran el aprovechamiento de éstas, o se limitan a explotar el mínimo posible de una u otra fuente. Así como comparten similitudes, las energías renovables tienen marcadas diferencias. Por ejemplo, generar electricidad con el agua es más eficiente que con el sol, debido a las diferencias tecnológicas. Sin embargo, la energía hidráulica por lo general requiere de grandes extensiones, a diferencia de la geotermia. Ésta última tiene una eficiencia del orden del 30%, dada las leyes termodinámicas. La energía fotovoltaica además de su baja eficiencia, requiere de mucho espacio si se desea generar grandes cantidades de energía. Por otra parte, algunas como la eólica e hidráulica comparten el hecho de que poseen tecnología muy desarrollada y madura. Un denominador común entre las fuentes renovables de energía, de manera general, son las bajas emisiones por kWh eléctrico o térmico producido, además de sus menores impactos a los ecosistemas. 1.5. Energías renovables y el entorno natural Si bien es cierto que las energías renovables tienen ventajas frente a las combustibles fósiles como en el uso de recursos no agotables, entre otras, su implementación a diferentes escalas no deja de ser controversial debido a que el aprovechamiento de dichas fuentes renovables de energía implica una intensa y extensa interacción con los ecosistemas y su biodiversidad (Gasparatos et al., 2017). Como ejemplo, aprovechar la energía solar o de la biomasa implica apropiación y uso de importantes extensiones de tierra lo que conlleva la modificación del o de los ecosistemas en cuestión y una sucesión de efectos colaterales. Actualmente los proyectos de aprovechamiento de fuentes renovables de energía suelen pasar por procesos técnicoadministrativos para conocer su viabilidad y factibilidad en términos económicos, sociales y ambientales. De esa manera, se evalúan los impactos potenciales al ambiente del proyecto a desarrollar. Sin embargo, dicho proceso de evaluación es muy general y aplicado tanto para ese tipo de proyectos energéticos como a otros de distinta índole. Aquello implica que se utilicen los mismos parámetros, indicadores, etc., para valorar los proyectos de Capítulo I: Motivación y justificación Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 7 aprovechamiento de energía independientemente de su fuente, entorno, etc., lo que da lugar a la determinación de impactos naturales incompletos y por ende una valoración errónea. Ante las circunstancias energéticas-ecológicas mundiales, es necesaria una completa valoración ambiental-ecológica de las energías renovables con la finalidad de tener una mejor radiografía de lo que implica el aprovechamiento de cada una de dichas fuentes de energía. Aquello permitiría una comparación más justa entre las energías renovables en los citados términos, así como también una mejor toma de decisiones. En este marco, la energía hidráulica o hidroenergía, la más desarrollada e implantada en el mundo, aprovecha el agua para generación de energía eléctrica. Al aprovechar un recurso particularmente esencial, el cual sostiene y provee vida, la generación de energía entra en conflicto con otras necesidades, además de las repercusiones en el entorno natural que ésta tiene, los cuales son parcialmente conocidos. Así, es preciso que se conozca a profundidad el comportamiento ecológico de esta fuente renovable de energía, que al igual que las demás, ha sido por consiguiente considerada como sostenible dando lugar a su implementación sin mayores cuestionamientos. Por otra parte, muchos países son ricos energéticamente ya que poseen tanto fuentes de energía renovable como no renovables. Puntualmente, algunos coinciden en que poseen riqueza hídrica y petrolífera, en conjunto con áreas altamente biodiversas. En su afán de reducir el consumo de combustibles fósiles, contribuir con la mitigación del cambio climático, satisfacer la demanda de energía, etc., procuran explotar el potencial hidroenergético. El principal argumento para ello es que es una fuente renovable y sostenible, empleándose ambos términos como sinónimos. El término sostenible, en un contexto socio-político, es acuñado por el hecho de que la fuente de energía no se agota. La limitada comprensión de sostenibilidad sumado a las limitaciones de la evaluación de impacto ambiental, da lugar a que se asuma que los beneficios son múltiples y mayores en comparación con las fuentes no renovables de energía, y por ende se aproveche al máximo el potencial hidroenergético factible. No obstante, al no estar en posesión de un análisis más justo y completo del comportamiento de la hidroenergía con el entorno, se comprometen recursos naturales y ecosistemas en conjunto con su biodiversidad, poniendo en riesgo la sostenibilidad. En este contexto, este trabajo está enfocado en el desempeño ambiental-ecológico de la energía hidráulica, para lo cual se determina una metodología que permita profundizar en el citado aspecto. 1.6. Estructura de la tesis El presente trabajo está dividido en 7 capítulos. Como se ha expuesto, el primer capítulo recoge la motivación y justificación mientras que en el segundo capítulo, se expone por una parte el desarrollo histórico y características técnicas principales de la energía hidráulica, y por otra parte, el statu quo de la evaluación ambiental-ecológica y de sostenibilidad de centrales hidroeléctricas. En base a esto, se describe y plantea el problema a abordar, a partir del cual se establecen tanto el objetivo como el objeto de estudio (centrales hidroeléctricas). Capítulo II: Energía hidráulica 14 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica una fuente renovable, alcanzando una eficiencia global del 90% (del agua al cable) (Kumar et al., 2011). La elección de tales turbinas va de la mano con el tipo, diseño o esquema hidroeléctrico, así como la altura y el caudal de agua disponible. Para grandes caudales y bajas alturas, se aplicaría una turbina Kaplan (Gráfico 3); para grandes alturas y poco caudal, una Pelton (Gráfico 5). La turbina Francis permite su aplicación para medianas y grandes alturas con caudales medios y altos (<50 m3/s), dándole versatilidad (Gráfico 4). 2.1.2. Centrales hidroeléctricas: diseños, tipos y clasificación Junto con el desarrollo tecnológico de las turbinas se desarrollaron varios modelos, esquemas y diseños de central hidroeléctricas a fin de aprovechar el recurso hídrico, ajustándose a las condiciones hidrológicas y geográficas. Con una variedad de características, las centrales hidroeléctricas (CHs) pueden ser clasificadas según la capacidad instalada, la altura de caída, el régimen de operación, los propósitos o la tipología y diseño (IFC, 2015). Por cuanto a su tipología, básicamente existen dos tipos de CHs: de regulación y de agua fluyente. Esta es la forma más común de identificarlas. A partir de estos tipos, se derivan principalmente dos diseños: interposición y desviación o derivación. En consecuencia, existen 4 posibles esquemas (Kumar et al., 2011) (FERC, 2017) (Endesa, 2014). El primero y más común en el mundo, es el esquema de regulación con interposición, el cual consiste en la construcción de un dique que permita retener y acumular agua, formando así un embalse o lago artificial. El represamiento de agua permite crear una diferencia notable de altura (diferencia de presión) y por consiguiente energía potencial la cual es aprovechada y transformada en energía mecánica y eléctrica. Se denominan de regulación ya que son capaces de graduar y controlar el flujo de agua y por tanto, ajustarse a la demanda de la red. Así, estas centrales son capaces de mantener la generación energía durante todo el año gracias al almacenamiento de agua. Habitualmente son denominadas como CHs con embalse o represas hidroeléctricas y sus componentes son la presa, sistema de conducción, sala de máquinas (turbinas y generadores) y la subestación eléctrica (Endesa, 2014). El dique o presa puede ser de hormigón o de tierra. Entre las de hormigón, están a) la presa de gravedad, la cual es una estructura de gran masa que con su propio peso puede soportar grandes volúmenes de agua; b) de arco o bóveda, que gracias a su diseño convexo, disipa la fuerza de empuje del agua hacia los lados; c) losa con contrafuertes o estribos, la cual transfiere la fuerza hacia abajo (Gráfico 6); y d) de hormigón compactado, un tipo de presa de gravedad que usa una mezcla de cemento con cenizas de la combustión de carbón y aditivos para formar un hormigón que es compactado con rodillos vibratorios (Gráfico 7) (FERC, 2017) (Endesa, 2014). La implementación de una u otra dependerá tanto del diseño de la central como de las condiciones geológicas de la zona. Tanto las presas de arco como de gravedad son las de mayor coste debido al gran volumen de hormigón requerido para su construcción (IRENA, 2012) (Lempérière, 2000). Capítulo II: Energía hidráulica Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 15 Arco Fuente: (Hidropaute-EP, 2013) Losa con estribos Fuente: (Hydrelec.info, 2008) Terraplén Fuente: (Bamrah, 2018) De gravedad Fuente: (Corps of Engineers, 2018) Gráfico 6. Tipos de presas en centrales hidroeléctricas Fuente: (AG, 2011) Capítulo II: Energía hidráulica 16 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica Gráfico 7. Central hidroeléctrica con presa de hormigón compactado. Fuente: (CocaCodoSinclair-EP, 2015) Por su parte, los dique o presas de tierra a se forman con la mezcla de arcilla, grava y arena, o a partir de roca (material granular) con un núcleo impermeable (Gráfico 6). La casa de máquinas, donde se alojan las turbinas, puede estar sobre la superficie, junto o separado de la presa, o en el subsuelo, en cavernas, conectadas con el embalse por medio de túneles, canales o tuberías. Este tipo de presas suelen tener menores costes que las de hormigón. Las CHs de bombeo o reversibles también se encuentran dentro del esquema de regulación con interposición (Endesa, 2014). Tiene como característica principal el uso de dos embalses, uno superior e inferior (Gráfico 8). El agua del embalse inferior es bombeada al embalse superior durante las horas de menor demanda de energía eléctrica, con el fin de turbinarla, posteriormente, para generar electricidad en las horas de mayor consumo de energía (UNESA, 2018). Gráfico 8. Central hidroeléctrica de bombeo con dos embalses. Fuente: (Iberdrola, 2018) a En ingeniería civil se conoce también como terraplén Capítulo II: Energía hidráulica Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 17 Las CHs con desviación o derivación es el otro diseño de las centrales de regulación. Estas constan de un embalse regulador-compensador el cual permite regular caudales y captar agua que, a través de un sistema de conducción, ya sea estos túneles o tuberías, el llevada hasta la sala de máquinas que se localiza en cotas más bajas, lo cual permite tener un mayor potencial hidroenergético. En el Gráfico 9 se visualiza un ejemplo de este diseño. La presa “Toachi” capta las aguas del río que lleva el mismo nombre, las cuales por medio de un túnel de presión de 8,7 kilómetros son conducidas (40,3 m3/s) hasta la sala de máquinas subterránea “Alluriquin”, aprovechando una caída neta de 235 metros. Gráfico 9. Central hidroeléctrica de regulación con desviación Fuente: (Hidrotoapi-EP, 2014) El otro tipo de central, es de agua fluyente. El diseño con interposición cuenta con una estructura que genera un pequeño desnivel, en el que parte del caudal del río es captado para ser turbinado en la casa de máquinas que generalmente se aloja a un costado (Gráfico 10). La estructura, a manera de presa, permite el flujo libre del agua. Este tipo de central suele ser de bajas potencias (<10 MW) y utilizan otro tipo de turbinas como las de bulbo (Kaplan de eje horizontal) o de Arquímedes (IFC, 2015). Por último, están las centrales hidroeléctricas de agua fluyente con desviación o derivación, que son el tipo y diseño más común que se implementa (Gráfico 11), las cuales se extienden y cubren grandes áreas. A pesar de no tener una presa, como parte de su infraestructura está el sistema de captación el cual permite tomar el agua que, tras pasar por un desarenador, es conducida mediante túneles, canales o tuberías hasta la casa de máquinas, dónde después de pasar por la o las turbinas, es devuelta al río. Este tipo de centrales se sitúan en lugares donde las condiciones geográficas permiten explotar mucha energía potencial, es decir, dónde exista una gran diferencia de altura entre dos puntos (Kumar et al., 2011). Capítulo II: Energía hidráulica 18 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica Gráfico 10. Central hidroeléctrica de agua fluyente con interposición Fuente: (EcoEvolution, 2013) Gráfico 11. Central hidroeléctrica de agua fluyente con desviación. Fuente: (Mbaka & Mwaniki, 2017) Las clasificaciones de mayor conocimiento y uso son según su tipología y la capacidad instalada. Respecto a su tipología, pueden ser de regulación con interposición o de agua fluyente con desviación, como ya se ha expuesto previamente. Por otra parte, de acuerdo al país, las CHs son clasificadas por su capacidad instalada (MW). Por ejemplo, en China, los proyectos hidroeléctricos menores a 50 MW (Li et al., 2015) son considerados pequeños mientras que en Ecuador, los proyectos están divididos en menores de 5 MW; entre 5 y 50 MW y mayores a 50 MW (CONELEC, 2012) (MEER, 2017). En España, que se encuentra entre los 4 primeros países de la Unión Europea (IDAE, 2006) con mayor potencia hidroeléctrica instalada (17 GW) (REE, 2018) , se clasifican las centrales en dos grupos: mini hidráulica (<10 MW) y gran hidráulica (>10 MW). Internacionalmente, las micro centrales son menores a 0,1 Capítulo II: Energía hidráulica Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 19 MW; las mini centrales están entre 0,1 a 1 MW; las pequeñas, oscilan entre 1 hasta los 20 MW; las de mediana capacidad, oscilan entre 20 y 100 MW y las grandes, son mayores a 100 MW (IFC, 2015) (IRENA, 2012). 2.2. Panorama mundial de la hidroenergía 2.2.1. Desarrollo y potencial Las CHs presentan grandes ventajas teóricas frente a otras fuentes de generación de energía eléctrica tales como el uso de una fuente renovable de energía, no genera desechos ni agota recursos b , tiene bajas emisiones de gases de efecto invernadero c , tiene una gran capacidad técnica y flexibilidad operacional que le permite ajustarse a las demandas de la red eléctrica, con gran capacidad de respuesta inmediata (arranques y paradas), compensación de potencia reactiva y mantenimiento de voltaje; sus instalaciones son de alta vida útil, (hasta 100 años) y tiene bajo costos de operación y mantenimiento (IEA, 2012). Aquellas que poseen embalse, son capaces de suministrar agua tanto para consumo humano como para regadío y de laminar avenidas (controlar inundaciones) (Flury & Frischknecht, 2012) (Canadahydro, 2017). El gran y temprano desarrollo de este sistema de generación de energía eléctrica le ha permitido alcanzar rápidamente su madurez, poniéndola como líder en su campo entre las existentes tecnologías de aprovechamiento de fuentes renovables de energía y jugando un rol importante en el marco del agotamiento de recursos no renovables y en la lucha contra el cambio climático. En general, la hidroenergía tiene una gran participación en la generación de electricidad, con una clara tendencia a crecer en todo el Planeta (Gráfico 12) (IRENA, 2017a) (IEA, 2016). Con un crecimiento anual por encima del 2% en los últimos 10 años, una potencia y generación que alcanzó los 1267 GW y 4185 TWh al 2017 respectivamente, la hidroenergía representa aproximadamente el 17% de la electricidad producida en el mundo y más del 70% de la electricidad proveniente de fuente renovables (IRENA, 2017c) (IHA, 2018). A nivel continental, en Asia se encuentra el 48% de la potencia hidroeléctrica mundial instalada (incluye Rusia, según International Hydropower Association), es decir, 612 GW; le sigue América con 370 GW y Europa con 249 GW. África apenas cuenta con 35 GW (IHA, 2018). China es el país con mayor potencia hidroeléctrica instalada; tiene en total 341 GW instalados (el 27% de la potencia mundial) y es, de lejos, el país que más capacidad instala por año. En el 2014, se instalaron 21,9 GW y en el 2015, 19,4 GW. Ya en el 2016, se instalaron 11,7 GW hidroeléctricos de los cuales 3,7 fueron de centrales de bombeo (IRENA, 2017a) (IHA, 2017b). En dicho año, se instalaron aproximadamente 31,5 GW en todo el mundo. En el 2018 instaló 9,78 GW (IHA, 2018). A pesar del notorio descenso, China ha instalado más capacidad que toda América entre los años 2016 y 2018. Detrás de China, le siguen Estados Unidos con 102 GW; Brasil con 100 GW y Canadá con 80 GW (IHA, 2018) (Gráfico 13). b El agua se renueva de forma constante y natural, sin embargo, la extracción de agua es causal de agotamiento de agua en un área determinada. c Emisiones asociadas a su ciclo de vida para los diferentes esquemas hidroeléctricos sin incluir otras fuentes de emisiones, y en comparación con centrales de combustible fósiles. Capítulo II: Energía hidráulica 20 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica Gráfico 12. Tendencia de la generación hidroeléctrica en el mundo. Fuente: (BP-plc, 2012) (IEA, 2012) El desarrollo hidroeléctrico está marcado por la economía del país, los costes, inversiones y el potencial explotable factible. Éste último es aquel que en términos técnicos y económicos puede ser explotado, es decir, el potencial real o neto. Por otra parte, existe el potencial teórico el cual determina el máximo potencial existente, es decir el potencial bruto. Estados Unidos, siendo la primera economía del mundo, con un PIB/per cápita de $ d 57638, ha instalado cerca de 0,6 GW en los últimos 3 años, a diferencia de China que, con un PIB/per cápita de $ 8836, ha instalado 35 veces más de media que Estados Unidos (World Bank, 2018) (IHA, 2017a). A pesar de que sus economías son de tamaños notablemente diferentes, China aventaja a Estados Unidos tanto en PIB/cápita/GW como en kW/km2. En otros países, de menor PIB/cápita, la generación hidroeléctrica tiene mayor importancia en el suministro de electricidad (Tabla 1). Noruega es el país que con un PIB/cápita de $ 70868, tiene el mayor porcentaje de generación hidroeléctrica. Sin embargo, Suiza lidera en los kW instalados por km2 (Tabla 1). d Dólar estadounidense 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 1965 1971 1975 1979 1985 1991 1995 2001 2005 2011 2016 TWh año Capítulo II: Energía hidráulica Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 21 País PIB/cápita $ Capacidad hidroeléctrica instalada GW Participación Generación eléctrica PIB/cápita/GW kW/km2 China 8123 331 18% 24 34 Estados Unidos 57638 102 6% 565 10 Brasil 8649 98 69% 90 11 Canadá 42143 79 57% 533 8 Japón 38900 50 9% 778 132 Rusia 9720 48 16% 202 3 Noruega 70868 32 96% 2214 98 España 26616 20 11% 1330 39 Suiza 81240 17 59% 4778 411 Ecuador 6018 4,5 70% 1337 16 Etiopía 706 4 93% 177 3 Fuente: (IEA, 2015) (IEA, 2012) (IHA, 2017a) (World Bank, 2018) (ANEEL, 2009) Tabla 1. Potencia y generación hidroeléctrica de varios países en relación a su área y economía. Gráfico 13. Capacidad hidroeléctrica instalada por países. Fuente: (IHA, 2017b) En Sudamérica, Brasil y Venezuela lideran la generación hidroeléctrica, con 100 y 15 GW respectivamente (Tabla 2) (IHA, 2018) (IRENA, 2017a). Históricamente, el sistema de generación eléctrica de Brasil fue desarrollado en gran medida en base a la energía hidroeléctrica debido a su gran potencial y el aporte económico. Otros países se destacan en la región como Colombia, Argentina y Paraguay (IEA, 2012) (IHA, 2017a). Países como Ecuador, Perú y Bolivia han apostado por la generación hidroeléctrica. Por ejemplo, entre el 2012 y 2017, Ecuador desarrolló múltiples proyectos lo que le permitió duplicar su potencia instalada. Perú y Bolivia, esperan desarrollar proyectos que les permitan alcanzar los 7 y 11 GW de potencia (MINEM, 2018) (minergias, 2018) (IHA, 2017a). El desarrollo del sector hidroeléctrico en América del Sur es notable desde 1970 en adelante, que alcanza los 167 GW de potencia Capítulo II: Energía hidráulica 22 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica instalada (IHA, 2018) lo que hace que se constituya como la región con el mayor mix de generación limpia de energía en el mundo e . Puesto País Potencia instalada (GW) 1 Brasil 100,0 2 Venezuela 15,4 3 Colombia 11,6 4 Argentina 11,1 5 Paraguay 8,8 6 Chile 7,1 7 Perú 5,3 8 Ecuador 4,5 9 Uruguay 1,5 10 Bolivia 0,5 Tabla 2. Potencia instalada de los países en Sudamérica Como resumen y de acuerdo a las últimas estimaciones, se ha explotado apenas el 33% de todo el potencial técnico aprovechable mundial f , lo que significa que aún se podría explotar 15000 TWh/año (con horas de carga completa). El continente con mayor potencial a explotar es África, con un 92%. Europa ya ha explotado más del 50% de su potencial hidroenergético y Latinoamérica tiene aún por explotar entre 500 y 550 GW, esto de acuerdo a los datos de la perspectiva del desarrollo hidroeléctrico en el 2009 en contraste con los datos disponibles actuales (IHA, 2017a) (IEA, 2012) (IFC, 2015). En la actualidad, la CH más grande en capacidad instalada es la denominada “Tres Gargantas”, en China, con 22,5 GW instalados mientras que la central de mayor generación se localiza en Brasil-Paraguay, llamada “Itaipú”, que con 14 GW instalados ha llegado a generar hasta 98,2 TWh en el 2012, superando a la central de Tres Gargantas (IRENA, 2015). 2.2.2. Costes de instalación, generación e impactos económicos. El aspecto económico ha sido motor de desarrollo de la hidroenergía, una de las principales razones de expansión de esta fuente de energía. Con la existencia del cambio climático, este aspecto ha tomado aún mayor fuerza, bajo la premisa de que se puede obtener energía a bajo coste, de manera sostenible y que al mismo tiempo mitigue el cambio climático. Aunque ciertamente el coste de obtener energía eléctrica con el agua es bajo como se verá a continuación, los argumentos que validan a la hidroenergía como una fuente que contribuye con el cambio climático y la sostenibilidad, son revisados detalladamente en las secciones posteriores. Además de una generación más eficiente y con muy bajas emisiones g , la hidroenergía contribuye y repercute, al igual que otras fuentes renovables, en la economía de diferentes maneras. La diversidad de esquemas hidroeléctricos en conjunto con la potencia a instalar y la e Los proyectos hidroeléctricos suelen considerarse o enmarcarse como Mecanismos de Desarrollo Limpio (MDL) ya que de manera general contribuyen con la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, uno de los requerimientos establecidos en el artículo 12 del Protocolo de Kyoto para la obtención del certificado de reducción de emisiones (CREs). f Es el potencial teórico menos las pérdidas, y que es factible explotar en términos económicos. g Emisiones asociadas a su ciclo de vida Capítulo II: Energía hidráulica Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 23 región dónde se localiza el proyecto, hacen que los montos totales de inversión varíen, así como también el costo final de generación. Similar a otros proyectos de generación eléctrica, los gastos se dividen entre la construcción y equipamiento, la operación y mantenimiento, y el desmantelamiento. Particularmente, el aprovechamiento hidroenergético requiere una alta inversión inicial sobre todo aquellos proyectos que dentro de su esquema cuentan con un embalse, debido a las obras civiles. En la construcción y equipamiento, el mayor gasto suelen ser las obras de ingeniería civil (presa, túneles, casa de máquinas) que es de media un 60% de la inversión inicial, seguido por equipos electromecánicos (turbogenerador, equipos eléctricos) con un 30% (IFC, 2015) (IRENA, 2012). Sin embargo estos porcentajes varían considerablemente dependiendo del esquema hidroeléctrico y de la potencia a instalar. A manera de ejemplo, para CHs típicas con embalses (regulación con interposición) y de potencia >20 MW (mediana capacidad), las obras de ingeniería civil son las que tienen el mayor peso mientras que en centrales de agua fluyente (con desviación) y de potencia < 10 MW (pequeña capacidad), el gasto de los equipos electromecánicos puede ser igual o mayor al gasto de obras civiles (IDAE, 2006) (IRENA, 2012). Otros costes adicionales como la planificación, evaluación de factibilidad, permisos, evaluación del impacto ambiental, vías de acceso, líneas de transmisión y otros gastos relacionados de ingeniería, no superan el 10% dentro del área de construcción y equipamiento. A pesar de los altos costes iniciales, la generación hidroeléctrica tiene muy bajos costes de operación y mantenimiento, oscilando entre 2-4% anual de la inversión inicial, siendo de media anual global 2,3%; para las grandes centrales el mantenimiento es incluso más bajo que dicho porcentaje mientras que para las pequeñas centrales, este aumenta ligeramente, alcanzado hasta el 3% (IEA, 2012). Por último, el desmantelamiento puede llegar a representar hasta el 10% de la inversión inicial, dependiendo si la infraestructura civil se retira o no por completo. Capítulo II: Energía hidráulica 30 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 2.3.1.2. Tipos e indicadores Existen 3 tipos de huella hídrica, de acuerdo a la fuente hídrica: la huella azul, que es el agua que se ha extraído de fuentes superficiales o subterráneas; la huella verde, que es el agua almacenada en el sustrato radicular del suelo y es evaporada, etc., y la huella gris, que es la cantidad de agua requerida para asimilar y diluir elementos contaminantes y ser usable (WFN, 2018). En consecuencia con ello, el agua se diferencia entre azul, verde y gris que determinan la georreferencia de la fuente de dónde es extraída. Junto a la aparición de la huella hídrica, se han incorporado otros dos indicadores del consumo respecto a la disponibilidad, que son estrés hídrico y la escasez hídrica. El estrés hídrico ocurre cuando la demanda de agua excede la disponible durante cierto periodo o cuando la calidad de ésta restringe su uso; por el contrario, la escasez se da cuando no existe la suficiente disponibilidad de recursos hídricos para satisfacer las demandas medias a largo plazo (PedroMonzonís et al., 2015) (EEA, 2007). Según Scherer & Pfister (2016), a la cantidad de agua que hace falta con respecto al consumo se la denomina huella de escasez. Por otra parte, el estrés hídrico también puede tener un enfoque ecológico, es decir, indica la escasez de agua respecto a la necesidad ecosistémica durante un periodo determinado (Scherer & Pfister, 2016a). La relación entre la demanda de agua y la disponible se denomina índice de estrés hídrico, un ratio con valores que oscilan entre 0 y 1. El índice de escasez vincula la cantidad de agua, su uso y contaminación por parte de las actividades humanas y se obtiene con el total de los índices de escasez de agua azul y gris, y se mide de la misma manera que el estrés hídrico (Liu et al., 2017) (Pedro-Monzonís et al., 2015). 2.3.1.3. Cálculo de la huella hídrica En el marco de la norma ISO 14046, no está predeterminado el uso de un método para el cálculo de la HH. No obstante, en dicha norma se requiere justificar el método a aplicar. Siguiendo su concepto, el cálculo de la huella hídrica se ha realizado en base a una sumatoria entre lo que se extrae y lo que se devuelve a la fuente de dónde se extrajo inicialmente el agua, o en su defecto, en base a una contabilidad de lo que simplemente se extrae o contamina. Este procedimiento básico es aplicable a todos los sistemas de generación de energía, sin embargo, en situaciones de mayor complejidad como en el caso de las centrales hidroeléctricas, solas o como parte de proyectos multipropósitos, dicha sumatoria o contabilidad es limitada. En este contexto, vale aclarar que la HH es determinada de forma diferente para los sistemas de generación de energía y que por lo general se lleva a cabo con los métodos propuestos, sin regirse a lo dictaminado por la norma mencionada. Según Aden et al., (2010), la generación hidroeléctrica con embalse usa agua en línea por lo que no habría consumo. Sin embargo, de acuerdo a diferentes autores y basados en los conceptos de la normativa, las hidroeléctricas con embalses si tienen un uso consuntivo de agua ya que ésta se evapora (Mekonnen & Hoekstra, 2012) (Bakken et al., 2017). Cabe recalcar que a diferencia de las centrales termoeléctricas de carbón o gas natural en dónde el agua se evapora de manera forzada, en las centrales hidroeléctricas con embalse el agua es evaporada Capítulo II: Energía hidráulica Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 31 de forma natural a través de la radiación solar. Sin embargo, aquella distinción entre proceso natural y artificial de evaporación no es considerada dentro de los conceptos expuestos. Para los otros esquemas hidroeléctricos, la huella hídrica estará en función del agua captada, extraída o desviada del cauce del río para la generación aunque posteriormente sea devuelta al cauce aguas abajo. Para conocer la huella hídrica de la generación hidroeléctrica por medio de centrales con embalses, se tomaba en consideración la cantidad de agua que se perdía por evaporación. De esta manera, se obtenían los m3 por unidad de energía generada (MWh, GJ) (Bakken et al., 2016) (Coelho et al., 2017). Sin embargo, dicha forma de calcular la HH no era precisa ya que el agua no se evapora en la misma cantidad en una superficie abierta que en una superficie con presencia de vegetación. Por lo tanto, para precisar la HH de la generación hidroeléctrica en presencia de embalse, es necesario considerar la evapotranspiración previa y llevar a cabo el balance con la evaporación en el embalse. Otra posibilidad de cálculo es que una vez construido el embalse, se realice el balance entre los que se evapora y la precipitación (Coelho et al., 2017). Dado que la generación hidroeléctrica en muchos de los casos está asociada a un proyecto multipropósito, es preciso asignar equitativamente y proporcionalmente la HH para cada propósito. La manera más común es mediante un factor basado en el uso o consumo de agua de cada propósito, actividad o acción (Bakken et al., 2017). Otra forma de asignar la HH es mediante la relación entre el beneficio económico de la hidroelectricidad y el beneficio total de todos los servicios ecosistémicos que presta la hidroeléctrica, para esta manera obtener un factor de asignación mediante el cual se obtendría la huella hídrica (Zhao & Liu, 2015). La asignación de la HH también es posible desde una perspectiva económica, según la importancia del propósito, de acuerdo a un rango de producción de energía o el número de funciones. Dada la variabilidad de valores y rangos, la existencia de diferentes métodos con sus respectivas asunciones, la asignación de la HH tanto para proyectos multipropósitos o aprovechamientos hidroeléctricos en cascada, con ampliación de la escala espacial, aún queda por desarrollar investigaciones que permitan llenar los vacíos existentes (Bakken et al., 2017). 2.3.1.4. Huella hídrica de la hidroenergía y otras fuentes de energía. De toda el agua en el planeta, apenas el 2,5% es agua dulce y menos del 0,01% es accesible para consumo humano (FAOWATER, 2009), cantidad cada vez más amenazada por el cambio climático y por las actividades económicas humanas (Distefano & Kelly, 2017). Se ha determinado que alrededor de 4000 millones de personas viven bajo condiciones de escasez hídrica al menos un mes al año y que para dentro de 30 años, 1800 millones de personas más podrían verse envueltas en dicha condición (Schlosser et al., 2014) (Mekonnen & Hoesktra, 2016). Muchos países en el futuro van a experimentar una baja en la disponibilidad de agua, sobre todo aquellos que tendrán gran impacto por parte del cambio climático, con una creciente demanda en conjunto con las condiciones locales de disponibilidad de recurso hídrico, lo que por tanto, condicionaría y limitaría el crecimiento económico. (Distefano & Kelly, 2017). En este marco, la generación hidroeléctrica se verá afectada mundialmente y Capítulo II: Energía hidráulica 32 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica estará condicionada por los otros usos del agua, considerando que muchos de las centrales son parte de proyectos multipropósito (Kumar et al., 2011). Por tanto, es claro que los sistemas de generación de energía eléctrica no solo se enfrentan al problema de emisiones de carbono y uso de recursos finitos, sino que además dependen en su mayoría del recurso hídrico (agua azul) que en muchas zonas del planeta es restringido o escaso, ya sea por condiciones naturales, otras demandas o por la alta contaminación. La mayoría de los sistemas de generación incluyendo las de fuentes renovables requieren de dicho recurso para su funcionamiento sistemático (tanto para movimiento de turbinas como para el transporte de calor) o en algún punto de su ciclo de vida. Ante lo expuesto, el consumo de agua de los citados sistemas ha sido de interés de análisis en el marco de la sostenibilidad, ya que el consumo en la generación eléctrica entra en conflicto con otras áreas o sectores que demandan agua (Spang et al., 2014) (Liu et al., 2017). Especial atención ha tenido la generación hidroeléctrica, la cual no se podría llevar a cabo sin el señalado recurso. En algunos casos, la maximización de la producción de hidroelectricidad conlleva a la interrupción del flujo de agua, afectando la agricultura y sobre todo los ecosistemas. No obstante, en algunos escenarios, la visión conjunta de generación de energía y gestión del agua (proyectos multipropósito) crea sinergias que permiten obtener beneficios tanto para quienes dependen del recurso agua como para quienes procuran una generación de energía eléctrica (World Bank, 2016) (Liu et al., 2017). Por lo tanto, el aumento de la demanda de energía implica un aumento directo en el consumo de agua y de cara al futuro, con las implicaciones climáticas de momento, es difícil saber si habrá suficiente agua para todas las demandas (WWAP, 2012). De acuerdo a la bibliografía, entre los sistemas de aprovechamiento de fuentes renovables de energía, la eólica es la de menor consumo de agua mientras que la biomasa y la hidroeléctrica tienen alto uso-consumo j , superando a los sistemas que aprovechan fuentes no renovables de energía (Tabla 3). En el caso de la biomasa, el gran consumo se debe a los requerimientos hídricos en la conversión de energía (ciclo de vapor/sistema de enfriamiento) y en la obtención del combustible. Por su parte, las hidroeléctricas con sus diferentes esquemas, usan continuamente agua en grandes cantidades para la generación de electricidad aunque solo una mínima parte es consumida (la que se evapora). Los altos valores señalados en la Tabla 3 se deben a que se ha considerado el uso del agua como consumo dado el debateOtros sistemas que destacan son la geotermia y nuclear (Tabla 3). Comparando todos los sistemas de generación, coincide que los de mayores emisiones de carbono tienen una alta huella hídrica (Gráfico 18). j Algunas citas bibliográficas indican el uso de agua como consumo, por la disyuntiva que existe entre uso y consumo de las centrales hidroeléctricas. Capítulo II: Energía hidráulica Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 33 Gráfico 18. Relación entre la intensidad de carbono y huella hídrica de los sistemas de generación eléctrica Fuente: (World Bank, 2016) Los esquemas hidroeléctricos más desarrollados son con de regulación con interposición (embalse) y de agua fluyente con desviación. Para el primer caso, se lo asocia usualmente con potencias mayores a 20 MW mientras que para el segundo caso, con potencias menores a 10 MW. Aquello marca una diferencia de consumos. Por ejemplo, en un análisis comparativo de dos hidroeléctricas localizadas en Noruega, una de regulación con interposición (con embalse) de 130 MW y otra de regulación con desviación (aunque definida de agua fluyente con desviación) de 50 MW, la huella hídrica neta obtenida del ciclo de vida fue de 0,19 y 0,15 m3/MWh respectivamente para un tiempo de 60 años de vida. El valor neto se obtiene entre la evaporación antes y después de la construcción del embalse en cuestión; los valores brutos fueron de 4,5 y 71,1 m3/MWh (Bakken et al., 2016). Para la hidroeléctrica con embalse de 130 MW, su huella hídrica esta por fuera del rango expuesto en la Tabla 3. Capítulo II: Energía hidráulica 34 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica Sistema de generación Huella hídrica* m3/MWh Carbón 1 - 4 Gas natural 1 – 3 Solar fotovoltaica 0,02 – 0,10 Solar térmica 1 – 4 Geotérmica 1 - 18 Biomasa 1 – 2000 Nuclear 2 - 6 Hidráulica 1 – 3000** Eólica 0,01 – 0,02 Petróleo 1 – 3 Referencias: (Mekonnen et al., 2015) (Macknick et al., 2011) (EPRI, 2008) (Delgado Martin, 2012) (Mekonnen & Hoekstra, 2012) (Bakken et al., 2017) (Scherer & Pfister, 2016a) (Fthenakis & Chul Kim, 2010) (Spang et al., 2014) *Valores basado en el ciclo de vida **Los valores presentados para la energía hidráulica incluyen uso y consumo, siendo el rango de consumo 1≤500 m3/MWh Tabla 3. Rangos de Huella hídrica de las diferentes fuentes de generación de energía eléctrica Otros casos de la literatura son unas centrales con embalse en Brasil, obtuvieron un valor neto de 93,5 y 172,7 m3/MWh (Coelho et al., 2017). La huella hídrica mundial promedio de las hidroeléctricas, considerando solo los proyectos multipropósito, sería de 233 m3/MWh, mientras que la huella de escasez y estrés hídrico sería de 24,8 y 88,2 m3/MWh respectivamente (Scherer & Pfister, 2016a). Hogeboom et al., (2018) concluye que en proyectos multipropósitos, la generación hidroeléctrica tiene la mayor huella hídrica aunque para dichos proyectos, autores cuestionan que en la mayoría de los casos se sobrestima la huella hídrica. 2.3.2. Huella de carbono La constatación del cambio climático, el problema más preocupante de la última década, ha dado lugar a la creación de normas que permitan analizar y/o evaluar las emisiones atmosféricas de lo que se genera y consume, ya que se ha evidenciado y comprobado científicamente que los patrones climáticos mundiales están siendo alterados (IPCC, 2014). A raíz de esto, surgió la huella de carbono (HC) a partir del 2008 y publicada ya en 2013 como una especificación técnica normada (ISO 14067) en lugar de una norma propiamente dicha (Wu et al., 2015). Su formulación se deriva del concepto de huella ecológica, como parte de la familia de huellas, la cual es definida como un grupo de indicadores basados en consumos que calculan las cargas ambientales por parte de la sociedad humana. Dentro de las existentes definiciones de huella de carbono, se tiene que “es un intento de capturar la cantidad total de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) que son directa e indirectamente causados por una actividad o son acumuladas en la etapa de vida de un producto” (Wiedmann, 2009). Otra definición indica que son “las emisiones totales de gases de efecto invernadero en unidades de carbono equivalentes de un producto a lo largo de su ciclo de vida, desde la producción de la materia prima utilizada en su manufactura hasta su desecho del producto acabado” (Carbon Trust, 2006). En algunos casos, la HC representa la cantidad de área requerida para secuestrar las emisiones de dióxido de carbono de los combustibles fósiles. De Capítulo II: Energía hidráulica Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 35 manera general, es entendida como la cantidad total de emisiones de GEI que son causadas por una actividad (Alvarez et al., 2016), y por lo tanto, otro tipo de emisiones e impactos quedan fuera del alcance y objetivo de dicha norma. Al igual que la huella hídrica, la huella de carbono y su impacto es aborbado dentro del análisis del ciclo de vida, como se expone mas adelante. Gráfico 19. Proceso para la determinación de la huella de carbono (ISO 14067, 2013) Para llevar a cabo la HC de un producto, es necesario seguir con el procedimiento establecido en la norma (ISO 14067, 2013), que se basa en otras normas y se enmarca dentro del ciclo de vida, el cual debe incluir un proceso de contabilidad, un estudio-reporte de la cuantificación y una revisión crítica basada en la norma ISO 14044, divididos en dos etapas: cuantificación y comunicación. Ésta última se realiza bajo lo estandarizado en la norma, solo en caso de que haya intención de que el reporte sea publicado (Wu et al., 2015). Por su parte, la cuantificación incluye las fases de alcance y objetivo, inventario, evaluación del impacto e interpretación, iguales a las que integran el análisis del ciclo de vida como se detalla más adelante. En esta fase determinan por ejemplo la unidad funcional, los límites del sistema (dentro de los cuales hay 4 opciones), unidad de medida como CO2e, SF6e, HFCse, etc., como unidad equivalente, el flujo de materia y emisiones, las fases del producto a considerar, etc. Por consiguiente, la HC se puede determinar siguiendo el mismo procedimiento que sea realiza para el análisis del ciclo de vida (como se expone en la siguiente sección), con la diferencia de que la HC esta enfocada en las emisiones de carbono, en unidades equivalentes (CO2-eq). Alcance y objetivo •Sistema del producto •Unidad funcional •Limites del sistema y tiempo •Calidad de datos •Especificación de emisiones •Limitaciones Análisis del inventario •Recolección de datos •Validación de datos •Proceso de Asignación Evaluación del impacto •Impacto potencial de cambio climática de cada emisión •Resultado en unidad de kg CO₂ₑ por unidad de producto, Interpretación de resultados •Identificación de inconvenientes •Conclusiones, limitaciones y recomendaciones. Capítulo II: Energía hidráulica 36 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica Las CHs así como las demás tecnologías de aprovechamiento de fuentes renovables de energía no han estado exentas de esta evaluación, dado el interés que hay, por un lado, de reducir al mínimo posible las emisiones en el área de generación de energía eléctrica y por otro lado, en reemplazar a los combustibles fósiles que, además de contaminar fuertemente a distintos niveles, son recursos finitos. Sin embargo, por lo general las fuentes renovables de energía suelen ser abordadas desde el análisis del ciclo de vida en el cual se consideran una mayor cantidad de impactos incluyendo las emisiones atmosféricas. Prácticamente la totalidad de la literatura científica existente de la HC proviene del continente asiático, específicamente de China. El esquema hidroeléctrico mas analizado es el que posee embalse y por lo general, de gran potencia instalada, 100-5000 MW (Li et al., 2017). Como parte de las conclusiones de los estudios, se indica que las emisiones por unidad de energía generada varían de un caso a otro, de acuerdo al enfoque, las consideraciones, y la forma de construcción esto es, si se consideran las emisiones netas (incluyendo las del embalse, turbinado, etc.), el desmantelamiento, y la forma de construcción de la presa (hormigón o de tierra). Por ejemplo, para una hidroeléctrica de 100 MW, la huella de carbono obtenida fue de 195 kg CO2eq/MWh, a manera de presupuesto de carbono en la que varios impactos fueron considerados en términos de CO2eq (Zhang & Xu, 2015). Para centrales de 12600 y 6400 MW de potencia instalada, con presa de gravedad y de arco (ambas de hormigón), los resultados fueron de 7,6 y 9,1 kg CO2eq/MWh respectivamente (Li et al., 2017). También es destacable de dichos estudios que para los 3 casos mencionados, fuentes de emisiones importantes tales como la limpieza previa al llenado del embalse y las provenientes de este, fueron tomadas en cuenta. La limpieza y desbroce previo al llenado repercute en la huella de carbono, con valores que oscilarían entre 0,02 y 0,43 kg CO2eq/MWh (Li et al., 2017). Y dependiendo del tipo de construcción de la presa, las emisiones pueden aumentar o disminuir: así, una presa construida con tierra y rocas reduciría las emisiones en un 25% en comparación que una presa de hormigón por gravedad (Zhang et al., 2015b) (ver Tabla 31). 2.3.3. Análisis del ciclo de vida La energía hidráulica ha sido potenciada bajo el argumento de emitir muy bajas emisiones atmosféricas, colocándola como líder para sustituir a los combustibles fósiles en la lucha contra el cambio climático (Kumar et al., 2011). En general, a las centrales hidroeléctricas se les ha asociado emisiones indirectas, es decir, con emisiones producidas a lo largo de su ciclo de vida, desde su construcción hasta su desmantelamiento (Aden et al., 2010). No obstante, a las centrales que poseen embalse se les asocian también emisiones producidas en el mismo a causa de la descomposición orgánica, dando lugar a emisiones directas (Gagnon & Vate, 1997) (Steinhurst et al., 2012). La revisión bibliográfica evidencia estudios que evalúan distintos esquemas de centrales hidroeléctricas desde la perspectiva del ciclo de vida, en los cuales se contempla principalmente, a manera de fases, la construcción, operación y el mantenimiento. El desmantelamiento de las centrales, como una fase más, es considerado en casos muy concretos, siendo así casi nula su presencia en esta evaluación (Kumar et al., 2011) (Zhang et al., 2015b). En la mayoría de estudios de esquemas hidroeléctricos con embalses, otras fuentes Capítulo II: Energía hidráulica Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 37 de emisiones no son consideradas como se expone mas adelante (Amponsah et al., 2014) (Li et al., 2017). El análisis del ciclo de vida (ACV) es una herramienta utilizada mundialmente para determinar impactos potenciales asociados a productos o servicios en toda su vida útil (ISO 14044, 2006a), es decir, desde la cuna hasta la tumba. Dichos impactos son determinados en diferentes categorías, contenidas en los existentes métodos para la evaluación del impacto. Una de las categorías es la del cambio climático, que mide el impacto por emisiones de gases contaminantes a la atmósfera. Dicha categoría puede ser aplicada de forma directa y más sencilla a través del método del IPCC (2007) y es mediante la cual se determina la HC. No obstante, es acogida y forma parte de los múltiples métodos para la evaluación de impactos de un producto o servicio, dada su importancia. En el marco del ACV, los sistemas de generación de energía eléctrica a base de fuentes renovables han sido ampliamente evaluados, especialmente las centrales hidroeléctricas en función de factores como la capacidad instalada (MW) o su tipología, enfocándose ya sea en las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), intensidad energética, huella de carbono, agotamiento de recursos, etc. (Amponsah et al., 2014) (Mekonnen et al., 2015) (Zhang et al., 2015b) (Gallagher et al., 2015b). Las emisiones asociadas al ciclo de vida de las hidroeléctricas varían de un lugar a otro, esto debido principalmente por las condiciones de construcción dadas y esquema de diseño, por lo que cada caso es único, además de las características particulares de cada proyecto, la extensión y consideraciones dentro del análisis. La mayoría de estudios provienen del continente asiático, seguido por algunos casos en el continente europeo, desvelando la inexistencia de reportes de análisis de ciclo de vida de hidroeléctricas en el continente americano, específicamente en Sudamérica, con excepción de un inventario de ciclo de vida de una central hidroeléctrica en Brasil (De Miranda & Da Silva, 2010). Además, la literatura demuestra que más del 45% de los casos analizados, son centrales hidroeléctricas que poseen embalse mientras el 42% abarcan esquemas de agua fluyentes (ver Tabla 31). Otros esquemas mixtos o combinados, como la regulación con desviación no han sido reportados dentro de la literatura hallada. Por cuanto a las emisiones de GEI, englobadas y resumidas en kilogramos de dióxido de carbono equivalentes (kg CO2-eq) éstas varían ampliamente con relación a una unidad de energía eléctrica. La producción de cemento, extracción y transporte de elementos como la arena y grava, la elaboración de hormigón y el movimiento de tierra, etc., son algunos de los elementos principales y comunes incluidos en los estudios revisados. Por ejemplo, para los esquemas hidroeléctricos de agua fluyente (con desviación), una central en Indonesia de 9 MW obtuvo 1,2 kg CO2-eq/MWh, mientras que en otro caso, una central localizada en Japón de 10 MW obtuvo 11,3 kg CO2-eq/MWh (Hanafi & Riman, 2015) (Hondo, 2005). Para estos esquemas, los rangos de emisiones están entre 1 y 75 kg CO2-eq/MWh y sus capacidades no sobrepasan los 50 MW (Pascale et al., 2011) (Amponsah et al., 2014) (Asdrubali et al., 2015). Por otra parte, están las CHs con embalses que, a pesar de sus grandes potencias y tamaños, no se difieren mucho de las centrales de agua fluyente en el marco de las emisiones de ACV expuestas en la literatura. Es así que una central analizada de 95 MW obtuvo 4,2 kg CO2eq/MWh; para el caso de una central de 44 MW, el resultado fue de 44 kg CO2-eq/MWh Capítulo II: Energía hidráulica 38 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica mientras que las emisiones de una central de 5850 MW localizada en China y con una presa de tierra, se determinaron en 8 kg CO2-eq/MWh. En base a los estudios, se determina que las emisiones de las CHs son menores a 75 kg CO2-eq/MWh. En definitiva, aunque las CHs de embalse puedan tener mayores emisiones en su ciclo de vida debido a su construcción y su desmantelamiento, su alta eficiencia en la conversión de energía da lugar a que se reduzcan las emisiones por cada unidad de ésta; por el contrario, las centrales de agua fluyentes se ven compensadas por sus bajas emisiones a lo largo de su vida útil, que además suelen ser inferior a las centrales con embalse (Flury & Frischknecht, 2012). Varios autores sostienen que en general las emisiones de las centrales hidroeléctricas tanto con embalse y de agua fluyente decrecen con el aumento de la potencia instalada (Varun et al., 2012) (Gallagher et al., 2015a), así como también el impacto ambiental (Pang et al., 2015). Sin embargo, aquello no se cumpliría en todos los casos, según la literatura. En particular, la manera de construcción de represas hidroeléctricas incidiría en las emisiones finales del ciclo de vida de éstas como ya se ha expuesto anteriormente (Zhang et al., 2015b). Excluyendo las emisiones del embalse (ver siguiente subsección), varios autores posicionan a las hidroeléctricas y sus diferentes esquemas existentes como los mejores sistemas de generación de electricidad en comparación con otras tecnologías que aprovechan recursos renovables, desde la perspectiva de emisiones. De hecho, a través de un ecodiseño (utilización de material reciclado y sostenible) para pequeñas centrales de agua fluyente, de potencias <1 MW, se demuestra la posibilidad de ahorro no solo de emisiones sino también de recursos requeridos para la construcción de instalaciones. Así, dichos ahorros podrían de hasta el 10% y 2,6% en las categorías de impacto de potencial de calentamiento global y agotamiento de recursos respetivamente (Gallagher et al., 2015b). Debajo de las hidroeléctricas, están la energía eólica y la nuclear (Weisser, 2007) (Turconi et al., 2013), siendo la solar fotovoltaica y la geotérmica las que presentan mayores emisiones por unidad de energía (Pehnt, 2006) (Atilgan & Azapagic, 2016). 2.3.3.1. Emisiones de gases de efecto invernadero en embalses En comparación con las centrales termoeléctricas a base de combustibles fósiles, las emisiones del ciclo de vida de las CHs asociadas solo al uso de consumibles en su operación serían despreciables. No obstante, desde la década de los 90 se han reportado emisiones de GEI en embalses de CHs, principalmente dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4) que si fueran contabilizadas, darían lugar a un drástico incremento de las emisiones por parte de las centrales de este tipo. Según la literatura, dichas emisiones causadas por la descomposición aeróbica y anaeróbica de la materia orgánica (Farrér, 2007), varían en el tiempo (años) y de acuerdo a las zonas bioclimáticas k (Holdridge, 1967) alrededor del Planeta, identificándose dos de ellas principalmente: zonas boreales y zonas tropicales. Para el primer caso, se han reportado emisiones de embalses en lugares como Finlandia (Huttunen et al., 2002), Estados Unidos (Soumis et al., 2004), Canadá (Teodoru et al., 2010) de hasta 600 kg CO2-eq/MWh, pero k Se basa en un esquema para la clasificación de las diferentes áreas terrestres según su comportamiento global bioclimático. Capítulo II: Energía hidráulica Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 39 que para la vida útil de una hidroeléctrica, esas emisiones se estiman en no mayores a 250 kg CO2-eq/MWh en promedio (Teodoru et al., 2012) (Steinhurst et al., 2012). Para el segundo caso, las emisiones reportadas de centrales hidroeléctricas en zonas tropicales y subtropicales son mucho más altas, alcanzando valores entre 3 y 5 veces más que las máximas registradas en embalses en zonas boreales. La mayoría de reportes son de embalses de hidroeléctricas localizadas en las diferentes partes de Brasil incluyendo la selva amazónica (Fearnside, 2005) (Rosa et al., 2004) y zonas semiáridas (Rodriguez et al., 2018); otros estudios existentes son: una central hidroeléctrica localizada en Guyana francesa (Abril et al., 2005), un embalse en Colombia (Loaiza, 2016), embalses en Costa Rica (Herrera et al., 2013) China (Yang et al., 2014) (Yang et al., 2014b) e India (Kumar & Sharma, 2017). También existen estudios que hacen proyecciones de emisiones de futuros proyectos hidroeléctricos en Brasil (De Faria et al., 2015) y recientemente se ha realizado una estimación de emisiones de metano de varios embalses hidroeléctricos en Ecuador, localizados tanto en la costa como en la sierra (Cordillera de los Andes) (Paucar et al., 2018). En general, las emisiones de estos embalses en zonas tropicales han sobrepasado los 5000 kg CO2-eq/MWh puntualmente siendo el promedio de unos 2000 kg CO2-eq/MWh (Demarty & Bastien, 2011) (Kemenes et al., 2011). Hay que considerar que el gas metano tenía un potencial de calentamiento (GWP) 21 veces mayor al dióxido de carbono para un horizonte de 100 años (IPCC, 2007), aunque ese valor ya se lo sitúa en 28 según las nuevas evidencias científicas climáticas, incluso mayor (GWP100=34) si se considera la retroalimentación positiva del impacto (IPCC, 2014). Con las emisiones reportadas, las centrales hidroeléctricas estarían emitiendo inclusive aún más emisiones que las centrales convencionales de generación a base de combustibles fósiles (petróleo, gas natural, carbón), pero debido a su larga vida útil, éstas serían más bajas en el tiempo (Delmas & Galy-Lacaux, 2001) (Dos Santos et al., 2004) (Dos Santos et al., 2017). Con la presencia y puesta en escena de estas emisiones asociadas a los embalses, se ha puesto en duda la denominación de tecnología limpia o verde a las hidroeléctricas en el marco del cambio climático, además de sus impactos a nivel ecológico (Barros et al., 2011) (Fearnside, 2004) (Fearnside, 2005). También hay que reseñar finalmente que salvo ciertas excepciones (Teodoru et al., 2012), las emisiones del ciclo de vida antes expuestas para las centrales con embalse representan solo las emisiones brutas, ya que no se hace un balance neto de emisiones incluyendo las emisiones provenientes del embalse y el carbono que se deja de absorber, retener, almacenar y circular por la pérdida del ecosistema terrestre (Pehnt, 2006) (Lovett et al., 2006) (Teodoru et al., 2012). 2.3.4. Evaluación del Impacto Ambiental Conocido por la siglas EIA, la evaluación del impacto ambiental es un proceso sistemático que identifica y evalúa los impactos potenciales (positivos y negativos) que un proyecto puede tener en el entorno biofísico y socioeconómico, e identifica medidas de mitigación que deben implementarse para evitar, minimizar o reducir los impactos negativos como también las medidas para mejorar impactos positivos, es decir, es un proceso administrativo-jurídico que pretende estudiar los efectos que tendría un proyecto propuesto (Canter, 1996) (Morris & Therivel, 2001). Los impactos positivos son aquellos que implican una alteración favorable en el medio, por ejemplo, el tratamiento del agua mejorara su calidad que beneficia a la Capítulo II: Energía hidráulica 46 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica incrementará anualmente los caudales medios en dos cuencas hidrográficas en aproximadamente 21% y 29% para RCP4.5 y RCP8.5 respectivamente (Shrestha & Htut, 2016). En la misma línea, se espera que en Canadá haya un incremente de la precipitación, por lo que los efectos del cambio climático serán a priori positivos (Zhou et al., 2018). Bajo el escenario RCP8.5, se espera que en India la generación hidroeléctrica aumente en un 25% en época de lluvias pero que por el contrario, se reduzca significativamente en época seca (Ali et al., 2018). En China, el cambio climático tendrá un efecto más bien positivo a largo plazo en la generación hidroeléctrica (Liu et al., 2016) (Fan et al., 2018) al igual que en Ecuador, en el que según un estudio sobre la cuenca del río Jubones, la generación anual aumentaría en 8% (Hasan & Wyseure, 2018). Por el contrario, se espera una reducción considerable de generación hidroeléctrica en Nepal (Shrestha et al., 2014), Brasil (de Oliveira et al., 2017) y California (Tarroja et al., 2016). Para los casos dónde se ha proyectado una posible reducción de caudales, precipitación y de generación hidroeléctrica, el efecto del cambio climático implicará tanto un menor ahorro de emisiones como la operación de centrales a base de carbón, petróleo y gas natural para cubrir las demandas del caso si es que otra fuente de energía renovable no está disponible, sobre todo en regiones o países con alta dependencia en la hidroenergía (Turner et al., 2017). En países como Ecuador, Brasil o Colombia, que dependen en gran medida de la generación hidroeléctrica, el suministro de energía eléctrica será cada vez más vulnerable (Carvajal et al., 2017) (Samprogna Mohor et al., 2015). Los impactos del cambio climático van más allá de lo técnico, ya que ciertamente tendrá repercusiones en lo económico (Tol, 2018) y por ende en lo social. Con ello se evidencia efectos en cascada. En Sudamérica, el cambio climático repercutirá negativamente en las inversiones del sector energético, por encima del 1% de la inversión total proyectado al 2100 (RCP4.5 y 8.5). Venezuela, que depende en un 70% de la hidroenergía, tendrá un impacto de USD 54.000 millones (Turner et al., 2017). 2.5. Riesgos y aspectos socioeconómicos de la hidroenergía La generación hidroeléctrica también puede ser contraproducente como estrategia de mitigación y adaptación frente al cambio climático, en especial proyectos hidroeléctricos pequeños de esquema de agua fluyente. Mientras los grandes proyectos con embalses pueden sufrir los estragos de altas precipitaciones y caudales que pueden poner en riesgo la infraestructura, los pequeños proyectos de agua fluyente localizados en cotas altas (zonas montañosas) pueden verse afectados por eventos naturales que pondrían en riesgo la propia infraestructura. Además de ello, ante posible reducción de agua, se crearía cierta conflictividad social entre la generación y la demanda de agua para las comunidades locales, más allá de los requerimientos ecosistémicos. Por tanto, la implementación de CHs a razón de mitigación entraría en conflicto con adaptación a los efectos del cambio climático (Kelly-Richards et al., 2017). Debido a la existencia de otras demandas de agua, un gran porcentaje de CHs en el mundo (con embalse) han sido construidas y son parte de proyectos multipropósito que permiten la Capítulo II: Energía hidráulica Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 47 navegación, controlar inundaciones y dotar de agua, ya sea para irrigación o para consumo humano dónde ésta escasea, entrando así en conflictividad con otros intereses como la producción de alimentos o la misma dotación de agua para consumo humano (Kumar et al., 2011) (IPCC, 2014), lo que pone en evidencia un reto a enfrentar en los próximos años a medida que los efectos del cambio climático se acentúen (Zhang et al., 2018). En general, las inversiones futuras en el sector hidroenergético están en riesgo ante las incertidumbres climáticas e hidrológicas, a lo que suma los impactos en los mercados energéticos (según el tipo de mercado) y precio final de la energía eléctrica (Savelsberg et al., 2018). A pesar de lo expuesto, se cree que la variaciones global de generación hidroeléctrica hasta el año 2100 no serán significativas en términos tecnoeconómicos ya que los efectos positivos en algunas regiones compensan los efectos negativos en otros regiones (Zhou et al., 2018). La implementación de esta fuente renovable también se ha justificado por los beneficios teóricos socioeconómicos y el aporte que tendría en el desarrollo de una localidad, país, o región, por ejemplo, al reducir los costos de generación y por tanto el precio final de la electricidad para los diferentes sectores. No obstante, esta afirmación sería cuestionable ya que hay evidencias que ponen en duda la existencia de beneficios netos. Uno de los impactos sociales más notorios y sobresalientes es el reasentamiento de personas, que dependiendo de la zona en donde se posicione el proyecto hidroeléctrico, será de mayor o menor magnitud (Berchin et al., 2015) (Miao et al., 2015). Por ejemplo, en lugares como en China o Brasil, los reasentamientos pueden tratarse de millones de personas, lo que implica una interferencia en una economía local ya establecida, sumado a las posibles falencias en la ejecución total de plan de reasentamiento tales como el no cumplimiento de pagos (justos) por expropiación de tierras o dotación de nuevas casas (Fearnside, 2016) (Liu et al., 2013). En muchas de los casos, las personas afectadas por proyectos hidroeléctricos crean movilizaciones y protestas ante su deseo de no ser reasentados, lo que muchas veces ha obligado a hacer uso de la fuerza. Casos de CHs construidas en países como Guatemala, Brasil, Perú, México o Colombia son ejemplo de aquello (Martínez & Castillo, 2016) (Aguilar-Støen & Hirsch, 2017) (García Espejel, 2013) (Fearnside, 2015). Además, el reasentamiento limitaría el acceso a agua y alimentos, ya que no existiría la misma disponibilidad y accesos en comparación con la zona original (Kura et al., 2014). Paralelo a ello, la población circundante se ve afectada directa e indirectamente al cambiarse el régimen natural del río del cual dependen muchas de las actividades económicas locales, además de ser fuente de alimentos. En este marco, según la literatura revisada, el desarrollo de proyectos hidroeléctricos en países denominados en vías de desarrollo estaría agravando la pobreza en lugar de aliviarla, además de que la retribución socioeconómica es muy corta en el tiempo en comparación con la vida útil de las CHs, y que otros aspectos sociales no presentan mejoras notables (Sovacool & Walter, 2018) (De Faria et al., 2017). En particular, en Ecuador se impuso como parte de la política hidroenergética, que todos los proyectos a desarrollarse deben integrar obras tales como escuelas, carreteras, infraestructura eléctrica, etc., para beneficio de las comunidades locales, además de charlas y ejecución de planes que permitan el progreso de las mismas (CocaCodoSinclar, 2018). Es decir, se debe compensar por el derecho a Capítulo II: Energía hidráulica 48 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica usar y obtener beneficios a partir de un recurso natural, a lo que se conoce como regalías. Este modelo ha sido usado ampliamente en los principales países generadores de hidroelectricidad tales como China, Brasil, Canadá, en donde se evidencia primero, que el rango y políticas de distribución de los beneficios sociales son arbitrarias, y segundo, que el recurso hídrico esta subvalorado (Pineau et al., 2017). 2.6. Planteamiento del problema, objetivos y alcance Con la creciente implementación de tecnologías de aprovechamiento de fuentes de energía renovable, de cara al futuro energético mundial, las diversas investigaciones de carácter académico-científico se han enfocado en el análisis económico, tecnológico, y ambiental de éstas, con la finalidad de mejorar sus desempeños y alcanzar lo que desde 1990 se estableció como desarrollo sostenible, marcando diferencias con los combustibles fósiles. En este marco, la generación hidroeléctrica ha sido objeto de diferentes y múltiples evaluaciones ambientales, ecológicas y socioeconómicas, evidenciando y exponiendo problemáticas a ser resueltas. A pesar de la madurez tecnológica y de los avances académicos en los estudios e investigaciones de los impactos ambientales y ecológicos de la generación hidroeléctrica, se literatura evidencia 1) la dispersión de resultados ante la variedad de evaluaciones existentes; 2) la falta de unificación, interrelación y conexión entre evaluaciones, lo que da lugar a que exista una apenas una relación de complementariedad; 3) los resultados de las diferentes evaluaciones no recogen y por tanto no exponen la totalidad de los impactos ya sea en términos cualitativos o cuantitativos; es decir, sus métodos no abarcan todos los elementos necesarios que permita una mejor determinación del problema, debido a sus enfoques, alcances y límitaciones; 4) en general, no hay un vínculo directo entre los resultados de las evaluaciones, la generación y consumo de energía, y lo que implica en términos de sostenibilidad. Teniendo en cuenta las condiciones ambiental, ecológicas y climáticas mundiales, de cara al futuro, es preciso evaluar y obtener resultados holísticos que recojan y abarquen una mayor perspectiva, con un enfoque más amplio, que permita un mejor dimensionamiento y comprensión del problema, y que integre todos los aspectos importantes ambientalesecológicos del aprovechamiento de la energía hidráulica, fuente de energía considerada como elemento importante para el porvenir energético mundial en el marco de la sostenibilidad. Con los antecedentes expuestos, y con la finalidad de reducir la brecha existente, este trabajo apunta a proponer una metodología que permita determinar el desempeño ambiental neto de las centrales hidroeléctricas. Para ello, se plantea la integración de dos evaluaciones las cuales son el análisis del ciclo de vida y la evaluación ecológica, ésta última a partir de la valoración y balance de los servicios ecosistémicos. Se han considerado las siguientes premisas: 1) ambas evaluaciones convergen y divergen en los elementos considerados; 2) son inconexas; 3) sus resultados puede ser integrados a través de un balance y 4) los resultados del análisis del ciclo de vida son de carácter negativo mientras que los resultados de la evaluación ecológica son de carácter positivo. De esta manera, en el presente trabajo se elabora un procedimiento para llevar a cabo una integración y balance entre el análisis del ciclo de vida y la evaluación ecológica. Para dicha Capítulo II: Energía hidráulica Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 49 finalidad, es necesario 1) realizar el análisis del ciclo de vida del objeto bajo estudio, 2) analizar e indagar en el uso y consumo de agua y las emisiones netas de gases de efecto invernadero, 3) determinar la evaluación ecológica, 4) determinar los servicios ecosistémicos, 5) definir el enfoque de valoración y los métodos 6) analizar el coste de ecológico, 7) realizar análisis comparativo, 8) revisar y analizar marcos de integración existentes, 9) analizar el conflicto de doble contabilidad, 10) establecer método de integración y 11) realizar una valoración de la sostenibilidad ambiental. Este trabajo esta enmarcado en los ámbitos energético, ambiental, y ecológico, por lo que hace uso de los criterios correspondientes para alcanzar los objetivos planteados. A través de las evaluaciones consideradas se establecen el alcance y los límites. De esta manera, aspectos de otras índoles que hagan inferencia o inmiscuyan conocimientos, análisis o evaluaciones de otras ciencias tales como las económicas o sociales quedan excluidas, dada la perspectiva y el objetivo planteado. Además, cabe recalcar que la investigación en conjunto con el objetivo general y los específicos se establecieron considerando la factibilidad de recopilación de datos así como la disponibilidad de los mismos. Ante la carencia e indisponibilidad de ciertos datos del objeto de estudio, se ha requerido de la participación de datos externos que, con la fiabilidad y compatibilidades con la realidad concreta, permitiesen alcanzar los objetivos expuestos. 2.7. Objeto de estudio 2.7.1. Desarrollo hidroeléctrico en Ecuador Ecuador es un país localizado en Sudamérica, atravesado por la línea ecuatorial, con 283561 km² y una población que supera los 16 millones de habitantes. Está dividido en 4 regiones naturales que son la costa, la sierra (Cordillera de los Andes), el oriente (Amazonía) y región insular (Islas Galápagos). Tiene la más alta concentración de ríos por km2, es el países más biodiverso del mundo por km2 y dispone de una variedad de recursos naturales tanto renovables como no renovables (IGM, 2013) (INEC, 2016). Cuenta con una Constitución la cual, entre otros, reconoce los derechos de la naturaleza y el derecho de la población a vivir en un ambiente sano y ecológicamente equilibrado, que garantice la sostenibilidad y el buen vivir, además de la declaración de interés público la preservación del ambiente, la conservación de los ecosistemas, el uso de tecnologías ambientalmente limpias y de energías alternativas no contaminantes y de bajo impacto etc. (Asamblea Constituyente, 2008). En este marco, y bajo los lineamientos del Plan Nacional del Buen Vivir el cual abarca la problemática mundial del cambio climático, contaminación, desarrollo y la dependencia de recursos energéticos no renovables (SENPLADES, 2013), se puso en marcha el cambio de la matriz energética desde el año 2010, el cual ha tenido como eje principal la sustitución de la generación de energía eléctrica a base de petróleo por fuentes renovables, particularmente, por energía hidroeléctrica (CONELEC, 2012). Capítulo II: Energía hidráulica 50 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica Gráfico 21. Evolución de la potencia hidráulica en Ecuador Fuente: (Castro, 2011) (CONELEC, 2012) Ecuador cuenta con un potencial hidroeléctrico teórico de 73390 MW, siendo técnica y económicamente aprovechables 21520 MW, el 90% localizado en la vertiente del Amazonas mientras el 10% restante en la vertiente del Pacífico (CONELEC, 2012) (Gráfico 23). Los primeros proyectos hidroeléctricos se construyeron entre 1980 y 1990, principalmente en la vertiente del Amazonas. Sin embargo, debido a las reservas de petróleo descubiertas y probadas en el país, la generación hidroeléctrica no tuvo tanto interés y por ende no llegó a desarrollarse más. De manera global, en los últimos 25 años la energía eléctrica fue obtenida en un 50% a partir de petróleo mientras que la otra parte, obtenida de la energía hidráulica, aunque la balanza se inclinó más hacia la generación de combustibles fósiles a inicios del presente siglo (Gráfico 22). Además de ello, entre 2 y 5% de la demanda mensual de energía eléctrica ha sido importada de Perú y Colombia. Desde 1990 hasta el 2012, en Ecuador solo se desarrollaron proyectos hidroeléctricos que alcanzaron una potencia total instalada equivalente al 10% del potencial tecnoeconómicamente aprovechable (Castro, 2011) (Gráfico 21). Como resultado de las políticas energéticas alineadas al Plan Nacional del Buen Vivir, en Ecuador se desarrollaron múltiples proyectos hidroeléctricos de grandes capacidades posterior al año 2012, logrando duplicar dicha potencia en un tiempo de 5 años, alcanzando los 4515 MW, los cuales representan el 53.7% de la potencia nominal total instalada y el 95,8% de la potencia de fuentes renovables, generando el 82% de la electricidad que demanda el país (ARCONEL, 2018a). Se espera que 455 MW hidroeléctricos se integren al sistema nacional interconectado en el 2018, para así alcanzar el objetivo inicial de proveer electricidad con un 90% de origen renovable. El gran desarrollo y la importancia que tendrá la hidroenergía en la generación de electricidad, fueron las razones por las que se consideraron como casos de estudio centrales hidroeléctricas en Ecuador. El proyecto más representativo es Coca Codo Sinclair, que con las 16 turbinas Pelton instaladas dan lugar a 1.5 GW de potencia instalada, ubicado en la vertiente del río Amazonas y que se estima que genere mensualmente el 3,7% de la demanda nacional de energía eléctrica. Posterior a su inicio de operación a finales del año 2016, esta central hidroeléctrica pasó a ser 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 1992 1997 2002 2007 2012 2017 MW Capítulo II: Energía hidráulica Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 51 la más grande, seguida por la central hidroeléctrica Paute con 1.1 GW instalados y ubicada en la misma vertiente. Otro proyecto que se destaca por su capacidad y que entró en operación en agosto del 2016 fue Sopladora, con 487 MW, también ubicada en la vertiente del río Amazonas (MEER, 2014) (CELEC-EP, 2017). Dentro de los proyectos desarrollados, la mayoría son de regulación con desviación, es decir, con embalses (compensadores) o pequeños embalses y desviación de aguas ya sea a través de túneles subterráneos, canales, tuberías o de manera mixta. De acuerdo a los objetivos planteados, se estima que para el 2020, el 90% de la energía eléctrica sea generada por fuentes renovables, dominada por la hidroenergía (Castro, 2011) (CONELEC, 2012). Gráfico 22. Evolución del suministro de electricidad por fuentes Fuente: (CONELEC, 2012) 2.7.2. Ecosistemas y clasificación Gracias a su localización geográfica, Ecuador acoge en su territorio muchos de los biomas (zonas bioclimáticas) existentes en el mundo y por ende una gran variedad de ecosistemas terrestres y acuáticos (MAE, 2013). Según el Ministerio del Ambiente, los ecosistemas presentes en Ecuador se han clasificado a partir de estudios, investigaciones o clasificaciones hechas por autores como Humboldt, Jameson, Sodiro, Acosta Solís (1966, 1968, 1977, 1982), Harling (1979); Cañadas (1983), Holdridge (1947, 1967). Clasificaciones más modernas se suman, dónde se consideran las variables ambientales y características cuantificables de la vegetación a diferentes escalas. A nivel de país, Sierra (1999) propuso un sistema de clasificación de vegetación para el Ecuador continental (propuesta preliminar). Por otra parte, Josse et al., (2003) desarrollaron un sistema unificado de clasificación de sistemas ecológicos para América Latina y El Caribe (MAE, 2013). Debido a las debilidades o carencias de los sistemas de clasificación presentados, el Ministerio del Ambiente propone, con nuevas investigaciones y con las ya existentes, generar un nuevo y correcto sistema de clasificación denominado Sistema de clasificación de Ecosistemas del Ecuador Continental, el cual tiene por objetivo, entre otros, presentar un sistema de clasificación estandarizado que permita describir y homologar ecosistemas en el Ecuador; agrupar ecosistemas a escalas en relación al bioclima, biogeografía, geomorfología, etc., y establecer, a partir de un orden jerárquico de los factores diagnósticos (según International Vegetation Classification), 6 niveles de clasificación que dan origen a las diferentes unidades ambientales a diferentes escalas espaciales. Los clasificadores prescriptivos que se encuentran en todos los niveles contienen información Capítulo II: Energía hidráulica 52 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica sobre los factores abióticos y bióticos que son críticos para caracterizar a los ecosistemas. Los factores de diagnóstico como los son fisionomía, bioclima, biogeografía, geoforma, inundabilidad general, fenología, pisos climáticos, permiten el mapeo de los ecosistemas, cubriendo así todas las dimensiones ambientales. Para efectos de identificar en el mapa a los ecosistemas del Ecuador continental, se crearon códigos únicos los cuales llevan 6 caracteres. En el litoral ecuatoriano se determinaron 24 ecosistemas de los cuales 22 están dentro de dos provincias biogeográficas bien delimitadas por sus características las cuales las distinguen claramente. Una provincia es la del Chocó, en la cual predomina la humedad, mientras que la otra provincia, la del Pacífico Ecuatorial, es en su mayoría seca. Por cuanto en la zona de los Andes (toda la Cordillera de los Andes), 45 ecosistemas fueron identificados, 41 de ellos repartidos en 6 sectores diferenciados por sus características físicas. Los ecosistemas de esta parte del Ecuador van desde los 300 metros hasta los 6310 m.s.n.m. Finalmente, en la región amazónica, se determinaron cinco sectores biogeográficos y 22 ecosistemas repartidos dentro de éstos (MAE, 2013). 2.7.3. Determinación de los casos de estudio Desde el 2008, Ecuador se encuentra en proceso de cambio de su matriz energética, cambio dentro del cual se incluye principalmente la modificación del parque generador de energía eléctrica, sustituyendo las centrales térmicas a base de recursos no renovables (gas natural, fuel oil) por centrales de generación a base de recursos renovables encabezada por la hidroenergía, con el objetivo de alcanzar una generación más limpia y eficiente en el marco del desarrollo sostenible y cambio climático. Dado que el mayor potencial hidroenergético se localiza en la vertiente del río Amazonas (zona oriental de la Cordillera de los Andes, Gráfico 23), la mayoría del desarrollo de centrales hidroeléctricas se asentaría en esta parte del país. En el marco del análisis y a efectos del alcance de los objetivos de la presente investigación, la determinación de los casos (objeto) de estudio (2) se basó en varios aspectos tales como el tipo de central, potencia instalada, recopilación de datos, y la geolocalización. Por tanto, cada uno de los casos de estudio representa unos de los tipos de centrales más comunes que son de regulación con interposición (embalse) y de agua fluyente con desviación, con potencias que aunque sean diferentes, están en el mismo orden de magnitud, y localizadas geográficamente en diferentes ecosistemas. Capítulo II: Energía hidráulica Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 53 Gráfico 23. Centrales y proyectos hidroeléctricos en Ecuador. Capítulo II: Energía hidráulica 54 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 2.7.3.1. Central hidroeléctrica de agua fluyente con desviación. Dada la presencia de pocas centrales hidroeléctricas en Ecuador hasta el 2012 y aún más las del tipo de agua fluyente con desviación, y la concentración de éstas sobre una de las dos vertientes hidrográficas antes mencionadas, se optó por considerar proyectos hidroeléctricos que según lo planificado entrarían en operación antes del año 2016. Luego de un análisis detallado y comparativo entre centrales como casos de estudio, y considerando la factibilidad de recolección de datos, se escogió como primer caso de estudio la central hidroeléctrica Mazar-Dudas (CHMD) de tipo de agua fluyente con desviación, siendo de entre las existentes y las planificadas la única que no posee embalse (MEER, 2014) (CELEC-EP, 2017). Se localiza en la zona de los Andes oriental (vertiente amazónica), por encima de los 2200 m.s.n.m, en la provincia de Cañar, entre las parroquias rurales Taday, Luis Cordero, Rivera y Pindilig, y está formada por conjunto de aprovechamientos hidroeléctricos denominados Dudas, Alazán y San Antonio, los cuales se extienden por un área de 300 km2. Mazar-Dudas tiene una potencia total de 21 MW y generará en promedio 125 GWh por año, con una altura aprovechable media de 200 metros de caída y un caudal de 11 m3/s (Tabla 4) (Hidroazogues, 2010). Los 3 aprovechamientos se componen por igual de: el sistema de captación (Gráfico 24), en donde se realiza la toma y desvío de agua del río en cuestión. Esta infraestructura permite por una parte desviar parte del caudal del río para la generación de energía mientras que el caudal restante fluye con naturalidad sobre el mismo cauce, lo que impide un embalsamiento del agua. El desarenador, que por decantación retiene sólidos en el agua, los cuales dañan los álabes de las turbinas; sistema de conducción, que a través de túneles y sifones transportan el agua hasta el tanque de carga, que posteriormente pasa a la tubería de presión, por donde cae el agua hasta la casa de máquinas, donde se aloja una turbina Pelton horizontal con 2 jets, con voltaje de generación de 6,6 kV y subestación eléctrica de 69 kV (Hidroazogues, 2010). El factor de planta promedio es de 69%. Elemento Unidad Dudas Alazán San Antonio Total Caudal aprovechable m³/s 2,9 3,4 4,4 11 Potencia MW 7,4 6,2 7,2 21 Energía GWh/año 41,4 39,1 44,9 125 Altura m 294 205 195 695 Tabla 4. Conjunto de aprovechamientos hidroeléctricos Mazar-Dudas Capítulo II: Energía hidráulica Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 55 Gráfico 24. Diseño general del sistema de captación de los aprovechamientos hidroeléctricos Mazar-Dudas Las cotas por las que se extiende todo el conjunto hidroenergético van desde los 2100 hasta los 2600 y la flora del lugar se mantiene todo el año verde. De acuerdo al sistema de clasificación de ecosistemas del Ecuador continental, el ecosistema en la zona es el bosque siempre verde montano del sur de la Cordillera Oriental de los Andes, con código BsMn02 (Gráfico 25), el cual tiene los siguientes factores diagnósticos:  Fisionomía: bosque  Bioclima: pluvial;  Ombrotipo: húmedo, hiperhúmedo  Biogeografía: Región: Andes; Provincia: Andes del Norte; Sector: Sur de la Cordillera Oriental de los Andes.  Fenología: siempreverde  Piso climático: Montano (2200-3000 m)  Termotipo: mesotropical  Geoforma: Relieve general: de montaña; Macrorelieve: Cordillera, serranía; Mesorelieve: relieve montañosos, edificios volcánicos, colinas.  Régimen de inundación: no inundable. 62 “A las catástrofes las llaman naturales como si la Naturaleza fuera el verdugo, y no la víctima, mientras el clima se vuelve loco de remate y nosotros también” Eduardo Galeano Capítulo III: Análisis del ciclo de vida Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 63 C API TULO III A na lisis d el c icl o de vida En este capítulo se evalúan los casos de estudio de centrales hidroeléctricas, bajo la perspectiva del ciclo de vida. Siguiendo los parámetros determinados en la norma ISO respectiva, en esta evaluación se recopila el flujo entrante y saliente de materia y energía de los procesos internos que componen a las centrales hidroeléctricas. De esta manera, se determinan impactos ambientales potenciales, haciendo uso de los métodos que los cuantifican. Con este análisis del ciclo de vida se procura conocer el desempeño ambiental que tienen las centrales hidroeléctricas a largo plazo, con relación al uso de recursos y espacios naturales, en el marco del cambio climático y sostenibilidad. 3.1. Norma y Especificaciones Basado en la norma internacional ISO-14040 e ISO-14044, el análisis del ciclo de vida (ACV) “trata los aspectos ambientales e impactos ambientales potenciales a lo largo de todo el ciclo de vida de un producto desde la adquisición de materia prima, pasando por la producción, uso, tratamiento final, reciclado, hasta su disposición final”. Se entiende como ciclo de vida “etapas consecutivas e interrelacionadas de un sistema del producto, desde la adquisición de materia prima hasta su disposición final” (ISO 14044, 2006a) (AENOR, 2006). Esta herramienta permite la identificación de mejoras en el desempeño ambiental de un producto y aporta con información para la toma de decisiones de diferentes índoles. Consta de cuatro fases que son:  La fase de definición del alcance y objetivo,  La fase del análisis del inventario,  La fase de evaluación del impacto ambiental, y  La fase de interpretación. En la fase del alcance del ACV incluye los límites del sistema así como el nivel de detalle del estudio; la fase del inventario (ICV) se basa en la recopilación de datos de las entradas y salidas del sistema bajo estudio; la fase de evaluación del impacto del ciclo de vida, con la metodología del caso, evalúa los resultados del inventario del sistema del producto y la fase de interpretación, se resume y discuten los resultados obtenidos en la fase anterior. 3.2. Objetivo y alcance 3.2.1. Definición de la unidad funcional y límites del sistema La finalidad del análisis del ciclo de vida para los casos de estudio es determinar el impacto y la contaminación ambiental de éstos que tendrían a los largo de su vida útil, con mayor énfasis en las emisiones de GEI y la comparación entre ambos. Ambas centrales hidroeléctricas, objeto de estudio de la investigación, representan el sistema a analizar, del cual se obtiene un producto que en este caso es la energía eléctrica que se generará e inyectará a la red. Capítulo III: Análisis del ciclo de vida 64 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica Generalmente, las unidades funcionales en los ACV suelen ser la misma que representa cuantitativamente al producto, por tanto, la unidad funcional determinada aquí fue el MWh, unidad que es común en los ACV de los diferentes sistemas de generación de electricidad (Pascale et al., 2011) (Atilgan & Azapagic, 2016). En los proyectos de generación de energía se definen dos tiempos de vida útil: el económico y el técnico. El primero considera el tiempo en que la inversión se recupera mientras que el segundo, la vida útil total, es decir, el tiempo de funcionamiento máximo considerando el mantenimiento respectivo, por ejemplo, un panel solar fotovoltaico puede sobrepasar los 30 años de vida útil, sin embargo, el periodo de retorno de inversión de generación solar fotovoltaica es menor a 20 años (Dale, 2013) (Chandel et al., 2014). En este marco, la generación hidroeléctrica tiene entre otras ventajas, la durabilidad en el tiempo de su infraestructura que en su mayoría está compuesta por hormigón, en comparación con otras centrales de fuentes de energía tanto renovable como no renovable, como las centrales eólicas o solares, centrales térmicas de gas natural o diésel que tienen una vida útil de entre 20 y 50 años y que mucho de sus componentes son a base de metales que se deterioran más rápido (Flury & Frischknecht, 2012). Si bien se conoce que las centrales hidroeléctricas tienen una vida útil mayor a todas las centrales de fuentes renovables, no se puede definir ésta con precisión, sin embargo, se estima su tiempo de vida útil. Dependiendo de la calidad del mantenimiento, las instalaciones pueden prolongar su funcionamiento a través del tiempo. Para efectos del presente análisis del ciclo de vida, se consideró un periodo útil de 100 y 80 años, para la central hidroeléctrica Baba (con embalse) y Mazar-Dudas (agua fluyente) respectivamente, basados en la literatura e información recopilada (Flury & Frischknecht, 2012). El periodo de vida útil difiere a razón de la infraestructura, ya que por ejemplo, el hormigón tiene una alta durabilidad en el tiempo a diferencia de otros materiales como el acero (Tabla 6) (De Miranda & Da Silva, 2010). No obstante, cabe mencionar que la vida útil determinada es general, es decir, hace referencia a la existencia y funcionamiento perse de las centrales. Para los elementos de menor durabilidad como turbinas o partes y piezas de generadores y transformadores, se tomó como referencia una vida útil de 40 años por lo que el reemplazo correspondiente es considerado en la respectiva contabilidad y análisis. Estación/Unidad de función Tiempo de retorno de la inversión Vida útil técnico Aspectos a considerar Construcción Presas, tubos, túneles, cavernas, reservorios, lagos artificiales. 60-80 80-150 Derechos del agua, calidad, deterioro, seguridad, pérdidas. Condiciones generales, uso, calidad, estado del arte, seguridad, corrosión, mantenimiento. Edificios 40-50 50-80 Captación de agua, vertedero, tubería de presión, puentes 40-50 40-60 Capítulo III: Análisis del ciclo de vida Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 65 Partes mecánicas Turbinas Kaplan 30-40 30-60 Seguridad, pérdidas, cavitación, erosión, corrosión, fatiga, reducción de la eficiencia, estado del arte, calidad, uso, carga, construcción Turbinas Pelton 40-50 40-70 Turbina de Bomba 25-33 25-40 Turbina de almacenamiento 25-33 25-40 Válvulas 25-40 25-50 Grúas/Otras partes mecánicas 20-40 25-50 Partes eléctricas Generadores 25-40 30-60 Condiciones de las partes, limpieza, uso, seguridad, calidad, mantenimiento. Transformadores y otros 20-25 30-40 Baterías 10-20 15-30 Fuente: (Flury & Frischknecht, 2012) Tabla 6. Valores de vida útil en años de infraestructura, partes mecánicas y eléctricas Los límites de ambos sistemas abarcan la extracción de recursos, la producción y manufactura, el transporte, trabajos civiles, operación y mantenimiento, entre otros (Gráfico 28) (Gráfico 29). Sin embargo, algunos elementos y/o procesos quedan excluidos del sistema, por ejemplo, la construcción de vías de acceso o la construcción de campamentos, a razón de que dentro del sistema no tienen gran representatividad e impacto en los resultados finales. Aquello se constató con el análisis interno y la bibliografía. Sin embargo, debido a que el suministro de energía eléctrica para el campamento se basó en combustibles fósiles, este proceso fue incuído dentro del análisis, ya que la construcción de la central se extendió por varios años. Los ACV pueden incluso incluir o no el desmantelamiento y reciclaje de la infraestructura e instalaciones. Dicha etapa no ha sido incluida para los casos de estudio en el presente ACV por varias razones. Primero, no se poseen datos que permitan estimar el consumo de energía y las emisiones de GEI de la deconstrucción de la insfraestructura civil, aunque de acuerdo a la bibliografía, las emisiones son despreciables (Suwanit & Gheewala, 2011) (Pang et al., 2015). Hay que tener en cuenta que lo señalado esta en función de CHs de potencias menores a 10 MW y que sus esquemas son de agua fluyente con desviación y de regulación con desviación. Como segundo punto, varios autores argumentan que es preferible dejar las represas en el sitio, ya que su demolición afectaría de manera considerable el ecosistema asentado en el tiempo y ya adaptado, repercutiendo por tanto nuevamente en el propio ecosistema y en la biodiversidad que este acoge. Los impactos pueden llegar ser incluso mayores que la misma construcción. Por consiguiente, las grandes represas se dejan en sitio (Zhang, 2007) (Zhang et al., 2015b) (De Miranda & Da Silva, 2010) (Gallagher et al., 2015a). No obstante, a largo plazo, el embalse se llenaría de sedimentos los cuales portan carbono, lo que implicaría un aumento significativo en las emisiones de CO2 y CH4 ante la descomposición de éstos. Por otro lado, el retiro de la presa liberaría sedimentos y por tanto una significativa cantidad de carbono que según un estudio basado en embalses hidroeléctricos en Estados Unidos, podría generar entre 35 y 380 kg CO2-eq/MWh (Pacca, 2007) (Song et al., 2018). No se reportan datos de este tipo para centrales localizadas en zonas tropicales. En el caso de la central de agua fluyente, MazarDudas, la restitución de la naturalidad de la cuenca, es decir, el retiro del desnivel provocado Capítulo III: Análisis del ciclo de vida 66 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica para la captación de agua, no tendría un impacto importante en término de emisiones en consecuencia con lo mencionado en el primer punto. Como tercer argumento, el retiro de partes y piezas para su reciclaje y posterior uso es parte a priori del ciclo de vida del producto a elaborar. Otro caso sería el retiro, la disposición final en vertederos o el envío de los elementos a la industria encargada del acopio y reciclaje. Por lo tanto, ante la carencia de datos, la incertidumbre de emisiones en el desmantelamiento incluyendo la liberación de sedimentos, y las posibles alternativas de reciclaje, se ha descartado el desmantelamiento de las centrales hidroeléctricas. Fuera de los límites del sistema también están la movilización de personal y maquinaria, fabricación de éstas, construcción y mantenimiento de campamentos y de vías de acceso. Además de la baja participación y representatividad entre los procesos como es el caso de la construcción del campamento o el transporte de maquinaria, es necesario establecer límites a fin de no extender y hacer más complejo el sistema bajo análisis, razón por la cual la fabricación, por ejemplo, de neumáticos para la maquinaria ha sido excluída. En particular, en el caso de la central Baba, también se excluyó del sistema su conexión con la otra central hidroeléctrica, M.L.W, la cual aumentará su generación de electricidad debido al trasvase de agua desde la central Baba. Gráfico 28. Límites del sistema. Central hidroeléctrica Baba Capítulo III: Análisis del ciclo de vida Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 67 Gráfico 29. Límites del sistema. Central Hidroeléctrica Mazar-Dudas 3.2.2. Método de evaluación y categorías de impacto La elección de la metodología aplicada para la evaluación del impacto dentro de un análisis del ciclo de vida (EICV) es el elemento de mayor importancia en un ACV, ya que es por medio de ésta como se van a obtener sus resultados. En el marco del ciclo de vida, “las metodologías representan un conjunto de métodos de caracterización, que permite el cálculo de valores de categoría de impacto, expresadas en sus respectivas unidades de referencia”, siendo el método como “conjunto de principios, factores y modelos de caracterización que permiten el cálculo de resultados de caracterización de una determinada categoría de impacto” (Rivela, 2012). Una variedad de métodos se han desarrollado a lo largo del tiempo (Tabla 7), tomando en cuenta que todas tienen en común el mismo principio u objetivo, diferenciándose entre sí por la o las categorías de impacto que cubren, los indicadores que manejan, o por el enfoque geográfico. Estas particularidad hacen que se aplique un método u otro, de acuerdo al interés que se tenga (Lehtinen et al., 2011). Una diferencia notable e importante entre los metodos es su enfoque que puede ser de impactos finales (endpoints), de carácter global, o intermedios (midpoints), con modelos de cálculo que se ajustan mejor la intervención ambiental con categorías de impactos más cercanos y específicos a ésta. De acuerdo a lo anterior, existen dos grupos de métodos: métodos de efectos intermedios, que se enfocan al problema, abordan la evaluación de los efectos indirectos o intermedios sobre la naturaleza y el ser humano; se hallan más cercanos a la intervención ambiental y proporcionan una información más detallada de qué manera y en qué punto se afecta el ambiente. Los métodos de efectos finales se enfocan en variables que Capítulo III: Análisis del ciclo de vida 68 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica afectan directamente a la sociedad y tienen una escala global (Rivela, 2012), su mayor ventaja es la posibilidad de obtener un único valor final utilizable a efectos comparativos en problemas similares. Sin embargo, existen métodos que agrupan tanto impactos intermedios como finales, conectados e interrelacionados entre sí (Gráfico 30), aunque aún queda por desarrollar y mejorar algunos aspectos que les permitan alcanzar un mayor consenso científico (Antón Vallejo, 2004). Gráfico 30. Armonización entre impacto intermedio (cambio climático) y final (salud humana-ecosistemas) Fuente: (Goedkoop et al., 2009) La mayoría de los métodos existentes se enfocan en efectos intermedios, con las categorías de impacto y sus respectivos indicadores, siendo varias de éstas comunes entre los metodos. Todas sin excepción tienen factores de caracterización, el cual convierte el resultado del inventario del ciclo de vida en una unidad común del indicador de categoría (AENOR, 2006), sin embargo, no todas poseen agrupación, normalización y ponderación; allí la distinción de muchas, además de lo ya expuesto entorno a las categorías de impactos de efectos intermedios o finales (Tabla 7). Por ejemplo, EPS 2000 (Environmental Priority Strategies in Product design) evalúa la carga ambiental de un producto desde la perspectiva económica a través del coste de restauración del daño causado; Eco-Indicator 99 puede dar impactos intermedios y finales mientras que EDIP97-2003, creado para dar apoyo a productos industrial, solo se enfoca en impactos intermedios. Otras metodologías como LIME y LUCAS fueron desarrolladas exclusivamente para Japón y Canadá (Antón Vallejo, 2004) (JRC, 2010). Métodos EICV Número de Categorías de Impacto Enfoque Validez territorial Clasificación Caracterización Normalización Agrupación Ponderación CML 2002 X X X X X 9 Intermedio Global (excepto para acidificación y formación fotooxidante) Eco-Indicator 99 X X X X X 10 Final Global para las categorías de impacto de clima, agotamiento del ozono y recursos. Resto de categorías validez en Europa. Capítulo III: Análisis del ciclo de vida Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 69 ReCiPe X X X X X 18 Intermedio y final Enfoque local y global EDIP97/2003 X X X - X 10 Intermedio Global/Europa EPS2000 X X - - X 5 Intermedio y final Global con excepciones Impact2002+ X X X X X 14 Intermedio y final Europa TRACI X X X X X 12 Intermedio U.S.A/Global LUCAS X X X - - 11 Intermedio Global/Canadá IPCC X X - - - 1 Intermedio Global LIME X X - - X 7 Intermedio y final Japón excepto impactos globales Fuente: (European Commission, 2010) Tabla 7. Resumen de métodos para la evaluación del impacto del ciclo de vida La elección del método para la evluación del impacto se la realizó tras un análisis según el enfoque, las categorías de impacto que cubre, el método secuencia de evaluación (clasificación, normalización, ponderación, etc.), su solidez científica contrastada en otros trabajos, y la facilidad de interpretación de los resultados. Dependiendo del sitio (país/región) en dónde se realiza el ACV, una u otra metodología es mayormente empleada en el marco de la generación de energía eléctrica. De acuerdo a literatura revisada, la metodología CML ha sido y es una de las más usadas por muchos autores tanto en ACV generales como en ACV de generación de energía, incluyendo la hidroeléctrica (Suwanit & Gheewala, 2011) (Atilgan & Azapagic, 2016) seguida por Eco-Indicator 99 (Miller et al., 2010) (Asdrubali et al., 2015) que es de las más avanzadas para la evaluación de impactos finales (Antón Vallejo, 2004). Teniendo en cuenta que ambas metodologías tienen validez global, dicho precedente justifica el uso tanto de CML como de Eco-Indicator 99 y por ende, de la metodología ReCiPe. Cabe indicar que en el campo de emisiones, se aplicó paralelamente y de manera individual la metodología de IPCC para la integración de las diferentes fuentes de emisiones y posterior determinación del potencial del calentamiento global (GWP). La metodología de IPCC ha sido acogida internamente por todas las existentes metodologías de la evaluación del impacto ambiental, incluyendo ReCiPe. Con ello, y sabiendo que lo que se busca es tener unos resultados capaces de representar la realidad lo más cercano y certero posible, se seleccionó la metodología ReCiPe (versión 2008) (RIVM, Radboud University, CML y Pré Consultants) para realizar la fase de evaluación del impacto del ciclo de vida. ReCiPe es una nueva metodología innovadora de reciente creación que surge de la fusión de otras dos metodologías, que son CML y Eco-Indicator 99. Cubre más de 3000 sustancias y análisis de incertidumbre; normaliza y pondera, y tiene como característica particular que conecta el enfoque intermedio con el finalista (Gráfico 31), distinguiéndose así de las demás metodologías (Goedkoop et al., 2009), siendo adecuado para alcanzar los objetivos planteados en esta investigación. Capítulo III: Análisis del ciclo de vida 70 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica Gráfico 31. Conexión entre impactos intermedios e impactos finales en ReCiPe. Fuente: (Goedkoop et al., 2009) No Categoría de impacto intermedio Ab Factor de caracterización Unidad Área de Impacto final 1 Climate change CC Global Warming Potential kg CO2 to air -Human Health -Ecosystems 2 Photochemical oxidant formation POF Photochemical oxidant formation potential kg NMVOC to air -Human Health -Ecosystems 3 Freshwater eutrophication FE Freshwater eutrophication potential kg P to freshwater -Ecosystems 4 Marine eutrophication ME Marine eutrophication Potential kg N to marine water -Ecosystems 5 Terrestrial acidification TA Terrestrial acidification potential kg SO2 to air -Ecosystems 6 Freshwater Ecotoxicity FET Freshwater ecotoxicity potential kg 1,4 DCB to freshwater -Ecosystems 7 Terrestrial Ecotoxicity TET terrestrial ecotoxicity potential kg 1,4 DCB to industrial soil -Ecosystems 8 Marine ecotoxicity MET Marine ecotoxicity Potential kg 1,4 DCB to marine water -Ecosystems 9 Water depletion WD water depletion potential m³ -Ecosystems 10 Fossil resource FRS kg fossil fuel kg oileq -Resources Capítulo III: Análisis del ciclo de vida Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 71 depletion extracted 11 Mineral resource depletion MRS Ore grade decrease kg Feeq -Resources 12 Agricultural land Occupation ALO Agricultural land occupation potential m2.yr -Ecosystems 13 Natural Land Transformation NLT Natural Land Transformation Potential m2 -Ecosystems 14 Urban Land Occupation ULO Urban Land Occupation potential m2.yr -Ecosystems 15 Ozone depletion OD Ozone depleting Potential kg CFC-11* to air -Human Health 16 Ionising radiation IR Ionising radiation potential U235 to air -Human Health 17 Human toxicity HT Human toxicity potential kg 1,4DCB to urban air -Human Health 18 Particulate matter formation PMF Particulate matter formation potential kg PM10 to air -Human Health *CFC-11: Chlorofluorocarbon; NMVOC: Non Methane Volatile Organic Carbon compound; 1,4-DCB: 1,4 dichlorobenzene; H: hierarchist perspective (100 years). Fuente: (Goedkoop et al., 2009) Tabla 8. Las categorías de Impactos intermedios de ReCiPe y conexión con los impactos finales Área de protección Categoría de impacto ab Detalles Indicador Unidad Human Health Damage to human health HH Increase of diseases Disability-adjusted loss of Years of life (DALY) yr Natural environment damage to ecosystem quality ED Insects, plants, vertebrates, fungi loss of species during a year Species.yr Resource scarcity damage to resource availability RA Minerals, fossil fuels, wind, water energy, etc. increased cost $ Fuente: (Goedkoop et al., 2009) Tabla 9. Categorías de impactos finales de ReCiPe ReCiPe trabaja con 3 perspectivas, las cuales son útiles para representar y agrupar decisiones y suposiciones: - Perspectiva Individualista (I, individualist), se basa en un interés a corto plazo (20 años); - Perspectiva Jerarquista (H, hierarchist), se basa en un marco de tiempo ajustado a los principios básicos de la política (100 años); y - Perspectiva Igualitaria (E, egalitarian), que siendo la de mayor precaución, tiene el marco de tiempo más largo (500 años). En consonancia con lo propuesto en el presente trabajo, se trabajó con la perspectiva jerarquista. Por otra parte, ReCiPe (2008) presenta 18 categorías de impacto intermedio y 3 categorías de impacto final (Tabla 8) (Tabla 9). Sin embargo, sólo se consideraron aquellas Capítulo III: Análisis del ciclo de vida 78 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica Damage to Ecosystem Quality (daño a los ecosistemas), determina cuantitativamente la pérdida de ecosistemas y afectaciones a éstos basado en la pérdida de especies por año. Para ello se ha tenido en cuenta la densidad media de especies en los ecosistemas terrestres, marinos y acuáticos (agua dulce) así como también su distribución por el mundo. Damage to Resource Availability (disponibilidad de recursos) determina la disponibilidad de recursos naturales no renovables en términos monetarios ($), específicamente minerales y combustibles fósiles, basado en el incremento del coste marginal de la explotación y producción del recurso en cuestión. De la mano con los métodos y para dar la facilidad de obtener resultados con mayor rapidez, herramientas (softwares) se desarrollaron para llevar a cabo el análisis del ciclo de vida. Los más usados son Gabi (IKP), que ofrece además la posibilidad de un análisis económico, y SimaPro (Pré Consultans), el cual tiene una gran reputación con 25 años de trayectoria (SimaPro, 2018). Por su facilidad de manejo y su extenso uso en la literatura recogida, se eligió trabajar con SimaPro 7.3.3, versión Ph.D (PRé-Consultants, 2017), que permite realizar el correspondiente ACV y reúne una variada y completa base de datos de procesos, siendo adecuado para investigaciones, innovación y desarrollo como es el caso. 3.2.3. Calidad de datos, suposiciones y limitaciones La recopilación de datos, que tuvo una duración de 6 meses, permitió obtener la información suficiente de ambos casos para poder llevar a cabo el ACV. La información recopilada de Mazar-Dudas tiene origen en los presupuestos y cantidades estimadas en los estudios definitivos para la construcción de la central que en la actualidad (Agosto 2018) aún no se encuentra en operación en su totalidad. Dicha información fue otorgada por la empresa pública Hidroazogues que tiene a cargo el proyecto de la central y su posterior gestión y administración. Además, a través de consultas vía correo electrónico al personal pertinente se pudo recopilar información más detallada y específica. Para el caso de la central Baba, la información se obtuvo de documentos técnicos informativos que fueron facilitados por la empresa pública Hidronación, que tiene a cargo la gestión de la central hidroeléctrica Baba. Dichos documentos recogen, de manera resumida, información de la fase de construcción del proyecto. Debido a que tuvo un largo periodo constructivo por motivos administrativos y técnicos (2006-2014), no existe un único informe técnico final del proyecto; sin embargo, la información obtenida ha sido validada por el personal de la citada empresa pública. Información adicional oficial fue recopilada a través de entrevistas con el personal técnico que actualmente trabaja en la central y que participó en la construcción de la misma. Por lo tanto, la información recopilada tiene una alta fiabilidad, precisión y representatividad, dando lugar a que los resultados de este estudio puedan ser de utilidad para otros estudios e investigaciones. Sin embargo, algunos datos e información recopilada carecen de detalle suficiente para la realización del ciclo de vida, y por tanto, ciertas suposiciones fueron asumidas en el marco de la realidad del entorno en el cual se localizan los objetos de estudio (sistemas) y en concordancia con los datos primarios. Dichas suposiciones abarcan procesos Capítulo III: Análisis del ciclo de vida Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 79 comunes en construcción, consumos de recursos y energía, clasificaciones, rendimientos, entre otros. Así, se seleccionaron de la base de datos disponibles procesos que a nivel mundial están unificados y que teóricamente se realizan bajo normativas estandarizadas internacionales por lo que los resultados de distintas índoles se hallarían cuantitativamente dentro de un mismo orden de magnitud. Por ejemplo, el cemento, que se fabrica a través de una combinación termoquímica de calcio, silicio, hierro, aluminio, etc., y que requiere de materiales tales como la piedra caliza, arcilla, mineral de hierro, pizarra y sílice de arena (PCA, 2017). Otro proceso es la combustión y desempeño de motores a base de diésel, que para efectos del ciclo de vida e investigación, se los clasificó siguiendo la normativa europea (EEA, 2016a) y considerando las características de los motores. Por otra parte, algunos procesos particulares particularmente fueron creados a partir de los datos recopilados, para ambos casos bajo estudio. Así, para la fabricación del hormigón, que se requiere de cemento, arena, grava y de determinados aditivos o elementos según los requerimientos del caso (SCF, 2015) y que se realizó in situ, se diseñó el proceso ajustado a la realidad, dada la importancia y su peso dentro del inventario del ciclo de vida. Datos tales como el tipo de máquina, consumo de combustible, etc., fueron tomados en cuenta en el diseño del proceso (Kermeli et al., 2011). Otro de los procesos diseñados, ante su inexistencia en la base de datos como tal, fue la excavación de tierra dentro de la cual se considera el tipo y tamaño de maquinaria, rendimientos de trabajo así como también rendimiento del motor de combustión interna para ejecutar tal proceso. No obstante, y a efectos de obtener resultados veraces desde el punto de vista científico, los procesos diseñados fueron debidamente analizados y contrastados con literatura científica de otros casos de estudio. Finalmente, cabe recordar que los análisis del ciclo de vida no se hacen ni evaluaciones ni consideraciones de índole social y económica, limitándose y enfocándose estrictamente al ámbito medioambiental. 3.3. Análisis del inventario del ciclo de vida (ICV) Una vez determinados el objetivo y alcance, se realiza el inventario del ciclo de vida, base para realizar la evaluación del impacto. El inventario se dividió en dos partes: la primera, construcción y la segunda, operación y mantenimiento de las centrales hidroeléctricas, siendo consecuente con la literatura revisada. Vale recordar que el desmantelamiento de las instalaciones e infraestructura, así como su posible reciclaje no fue considerado dado que sus emisiones son muy bajas y poco representativas según la bibliografía (Song et al., 2018). En el marco de emisiones de gases de efecto invernadero (GHG) resumidas en CO2-eq, el statu quo del ACV de las centrales hidroeléctricas revela emisiones provenientes principalmente y en su totalidad de la construcción, omitiendo otras fuentes evidenciadas durante la fase de operación y mantenimiento. En este mismo marco, por otra parte, existen evaluaciones ambientales de otras índoles (Zhang et al., 2015) que han contabilizado emisiones de carbono provenientes de embalses, turbinas, etc., (Demarty & Bastien, 2011) (Teodoru et al., 2012) realizadas paralelamente pero sin que sean incluidas dentro del ACV. Cuando se realiza el ACV, el método seleccionado determina las emisiones a partir de los procesos existentes y que se Capítulo III: Análisis del ciclo de vida 80 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica inputan dentro del sistema. El resultado se expone en la categoría climate change. Para este caso, ReCiPe no puede contabilizar las emisiones de otras fuentes (i.e., embalse) ya que por una parte, el proceso como tal no existe dentro de la base de datos, y por otra parte, no cuenta con un modelo para determinarlas, aún cuando el proceso es creado. Esto se debe a las limitaciones propias del método para vincular procesos con una o varias categorías de impacto. Particularmente, ReCiPe evalúa el impacto de la modifcación del ecosistema terrestre a través de la categoría land use, sin embargo, no vincula dicho impacto, a manera de emisiones, con el clima y por ende con la categoría climate change. En consecuencia con lo expresado, se infiere que en la bibliografía se exponen sólo emisiones brutas como lo señala Zhang et al., (2015) y, con la finalidad de obtener emisiones netas (En), en este análisis del ciclo de vida se ha incluido en la contabilidad otras fuentes de emisiones, ya sea de manera directa e indirecta. En este contexto, se identifica como fuente de emisión indirecta la transformación del ecosistema terrestre (Eet) y la construcción de la infraestructura de la central (Ec); y como fuentes de emisión directa las provenientes del embalse (Eem), y las provenientes de las turbinas, vertederos y del río aguas abajo (Etvr), en la fase de operación y mantenimiento. En resumen, las emisiones netas (En, kg CO2-eq) se obtienen a partir de la siguiente expresión, en base al GWP determinado por IPCC para los diferentes gases: 𝐸𝑛=𝐸𝑐+𝐸𝑒𝑡+𝐸𝑒𝑚+𝐸𝑡𝑣𝑟 Ec. 27 3.3.1. Fase de Construcción Los materiales más representativos para la construcción de la central Baba fueron el concreto, formado a base de cemento, grava, arena y agua; acero en forma de varillas y acero inoxidable, cobre y movimiento de tierra que incluye relleno y excavación. Además de estos elementos, en la central Mazar-Dudas se emplearon otros tales como acero galvanizado y policloruro de vinilo (PVC). Las emisiones, consumos de combustibles, rendimientos y capacidades de la maquinaria fueron determinadas a partir de la información recopilada y la bibliografía del caso, siendo base para el análisis de los diferentes procesos individuales, como se muestra en las tablas a continuación: Tipo Categoría Capacidad Consumo Emisiones* Camión de carga Euro 3 16-32 Tn 251 g diésel/km 5.94 g CO/kg diésel; 3.14 kg 𝐶𝑂2/kg diésel; 24.98 g 𝑁𝑂𝑥/kg diésel; 0.24 g 𝑆𝑂2/kg diésel Pala cargadora Retroexcavadora Motoniveladora 7.5-16 Tn 24,96 kg diésel/h 5.34 g CO/kg diésel; 3.14 kg 𝐶𝑂2/kg diésel; 23.63 g 𝑁𝑂𝑥/kg diésel; 0.24 g 𝑆𝑂2/kg diésel Tractor 21,84 kg diésel/h Volquete 182 g diésel/km Camión mezclador Buque de carga - 50000 Tn 42 kg diésel/Km 7,4 kg CO/Tn diésel; 3170 kg 𝐶𝑂2/kg diésel; 55,6 kg NOx/Tn diésel 20% (peso combustible) 𝑆𝑂2 Capítulo III: Análisis del ciclo de vida Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 81 Fuente: (Department of Energy, 2017) (EPA, 2014) (Olof Nylund & Erkkila, 2005) (Ecoscore, 2017) (De Simio et al., 2013) (EPA, 2017) (Peters-von Rosenstiel, 2014) (EEA, 2016) (EnerTrans, 2008) (Bialystocki & Konovessis, 2016) (Department of Energy, 2015) (ACCESS, 2014) (Rodrigue et al., 2017) (ENVIRON & E.H. Pechan, 2002) (Martinez, 2017) (Blanco, 2013) *Valores obtenidos a partir de una densidad de 0,832 kg/lt y poder calorífico 35,86 MJ/lt (43.1 MJ/kg) del diésel. Tabla 10. Consumo de combustible y emisiones para transporte y maquinaria de gran capacidad Elemento Emisiones* Máquinas y motores 0,6465 g CO/kg diésel 3,14 kg CO2/kg diésel 7,7582 g NOx/kg diésel 0,24 g SO2/kg diésel *Valores obtenidos a partir de una densidad de 0,832 kg/lt y poder calorífico 35,86 MJ/lt del diésel. Fuente: (EPA, 2014) (Kermeli et al., 2011) (EEA, 2016) (Department of Energy, 2017) Tabla 11. Emisiones para máquinas y motores estacionarios Maquinaria Capacidad Rendimiento de trabajo Fuente Camión de carga 20 tn 20 tn/viaje (MACASA, 2017) (Komatsu, 2017) (Cherné & González, 2000) (Díaz del Río, 2007) (Caterpillar, 2000) (Martinez, 2017) (KOMATSU, 2012) (Maquinaria-Pesada, 2017) Volquete 8 m3 8 m3/viaje Cargadora* 2 m3 183,6/453,2 m3/h Retroexcavadora* 3,5 m3 478,8 m3/h Tractor 3,64 m 80 m³/h Motoniveladora 3,7 m 400 m2/h Camión mezclador 10m³ 10 m3/viaje *𝜂=𝑉𝑒×3600×𝐹𝑒×𝐹×𝐶𝑡 𝑇𝑐 Tabla 12. Capacidades y rendimiento de trabajo de la maquinaria 3.3.1.1. Central Hidroeléctrica Baba (CHB) - Hormigón El hormigón se obtiene a partir de cemento, arena, grava agua y del ser el caso, aditivos que cumplen una función específica. Su procesamiento se dio en el campamento industrial a 5 kilómetros del lugar del embalse, a través de una planta móvil. Además, en dicho lugar se almacenaba el combustible diésel para las demás operaciones, transportado directamente desde el centro de abastecimiento de combustible, a 200 kilómetros. La arena, agua y grava fueron extraídas del río (in situ). A partir de la composición del hormigón de acuerdo a sus cualidades físicas, se cuantificó el total de cada uno de los componentes (Tabla 13) (Tabla 14). Así mismo, todos los procesos pertinentes del caso para cada componente fueron analizados e incluidos (Gráfico 32). Capítulo III: Análisis del ciclo de vida 82 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica Gráfico 32. Procesos en la fabricación de hormigón, CHB Componentes Unidad H1-28Mpa H2-21MPa H3-10MPa Cemento Selva Alegre Tipo IP kg/m³ 335 290 190 Arena Natural Ø 0,00 - 4,75 mm 857 865 906 Grava Ø 4,75 - 25 mm 1009 1089 1155 Agua 150 140,0 133 Fuente: (Hidronación, 2012) (OAS, 2010) Tabla 13. Dosificación de Hormigones, CHB En base al estado del arte, se determinó un consumo energético en la fabricación de hormigón de 43 MJ/m³ (Kermeli et al., 2011) (Van Gorkum, 2010) (Struble & Godfrey, 2004) (Holcim, 2015) (SCF, 2015) (RMC, 2011). El transporte fue realizado a través de camiones mezcladores con capacidad de 10 m³, con consumos de combustibles y emisiones establecidos en la Tabla 10 y Tabla 12. El agua empleada para la fabricación del hormigón fue extraída del río en cuestión y transportada por tubería hasta el sitio de almacenamiento (Hidronación, 2012) (Boada & Rivera, 2015). La extracción se realizó con bombas abastecidas de energía eléctrica con generadores a base de combustible diésel. Así, se estimó un consumo energético de la bomba de 0,22 kWh/m³ (Xylem, 2016) (WILO, 2016) y un consumo de combustible diésel por unidad de energía eléctrica generada de 0,25 kg diésel/kWh (Chamorro Gutierrez, 2010) (IIASA, 2017). Hormigón m³ Cemento kg Arena* kg Grava* kg Agua kg 222930,5 61486612,50 195106651,67 240166436,57 31627882,46 *Densidad de la grava: 1800 kg/m³ y arena (húmeda): 1990 kg/m³ Tabla 14. Cantidades de hormigón, cemento, arena, grava y agua, CHB Capítulo III: Análisis del ciclo de vida Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 83 - Acero En la construcción de la central se emplearon dos tipos de acero: el corrugado en forma de varilla y el inoxidable. Para el primer caso, los procesos de producción y transporte fueron incluidos (Gráfico 33). Este último se basó en el recorrido de una distancia de 200 kilómetros en la que se encontraba la fábrica. Las capacidades del transporte, consumos y emisiones se basaron en lo expuesto en la Tabla 10 y Tabla 12. Gráfico 33. Procesos del acero En el caso del acero inoxidable, este se empleó en la fabricación de las turbinas hidráulicas tipo Kaplan. Dado que en Ecuador no existe industria dedicada a la fabricación de turbinas, éstas fueron importadas desde Europa, por lo que el transporte marítimo, consumo energético y emisiones fueron considerados, de acuerdo a los datos que se muestran en la Tabla 10. Cada turbina pesa aproximadamente 11,85 toneladas. En total, se utilizaron 11100 toneladas de acero corrugado y 23,7 toneladas de acero inoxidable para la fabricación de las turbinas (Hidronación, 2012) (Boada & Rivera, 2015). - Movimiento de tierra Debido al diseño del proyecto, una gran cantidad de tierra fue excavada y posteriormente reutilizada para la construcción de diques y canales. Para los procesos dados (Gráfico 34), se aplicó una densidad (aparente) del terreno de 1420 kg/m³ (Rucks et al., 2004), para traslados o movimientos de 1 km de distancia (ida y vuelta). Consumos, emisiones, rendimientos de trabajo y capacidades están expresados en la Tabla 10 y Tabla 12. De acuerdo a lo reportado, 15,7 Mm3 se excavaron e utilizaron para la misma construcción de los diques y canales. Gráfico 34. Proceso movimiento de tierra, CHB Capítulo III: Análisis del ciclo de vida 84 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica - Cobre Dentro del inventario del ciclo de vida se consideró el cobre, material empleado en la fabricación de generadores, cables, transformadores, etc., componentes básicos en la construcción de una central de este tipo. La CHB cuenta con una subestación eléctrica de 69 kV, y un sistema de trasmisión con una distancia de 27 kilómetros para así conectarse al Sistema Nacional (Hidronación, 2012). Dado que se desconoce la cantidad de cobre utilizado en la central, se aplicó un factor de 296 toneladas de Cu por central, basado en un estudio de centrales hidroeléctricas en Suiza (Flury & Frischknecht, 2012). La extracción, procesamiento para conductores, etc., y transporte de cobre, a través de los elementos de los cuales forma parte, fueron considerados (Gráfico 35). Como se indicó anteriormente, queda excluido la fabricación y montaje de máquinas, etc. Al igual que la fabricación de turbinas, los componentes que contienen cobre fueron importados por lo que su transporte fue marítimo, para lo cual se consideró un tiempo medio de 30 días de navegación (720 hr) para 9000 kilómetros de distancia a recorrer (Van Vuuren et al., 2014) (OMI, 2017). Gráfico 35. Procesos para el cobre 3.3.1.2. Construcción de la Central Hidroeléctrica Mazar-Dudas (CHMD) - Hormigón Cada aprovechamiento hidroeléctrico tuvo una planta de fabricación de hormigón in situ, por lo que a efectos de cálculos y por las cualidades del proyecto hidroeléctrico, se definió su ubicación en un punto céntrico geográfico de cada aprovechamiento, dando una distancia estimada de 14 kilómetros de radio (ASTEC, 2010), transportándose el hormigón en camiones mezcladores (Hidroazogues, 2010). Tanto para la fabricación de hormigón como su transporte, se consideraron los valores expuestos en la Tabla 10, Tabla 11 y Tabla 12. En el caso del cemento, se lo transportaba en camiones de 20 toneladas desde el lugar más próximo (industria cementera), una distancia de 32,5 kilómetros. Por su parte, la arena y grava fueron llevadas desde la explotación minera (cantera) más cercana, en volquetes, a 20 kilómetros del sitio de obra, mientras que el agua fue extraída in situ mediante bombas y almacenada para la producción de los diferentes hormigones (Gráfico 36). Capítulo III: Análisis del ciclo de vida Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 85 Componentes UNIDAD H₁-28MPa H₂-18MPa H₃-10MPa Cemento Portland tipo I kg/m³ 400 353 306 Arena* kg/m³ 938 978 1018 Grava* (mezcla) kg/m³ 938 978 1018 Agua kg/m³ 160 145 130 Fuente: (R&R, 2013) (Hidroazogues, 2010) Tabla 15. Dosificación de hormigones, CHMD Gráfico 36. Procesos en la fabricación de hormigón, CHMD Las cantidades de cemento, arena, grava y agua (Tabla 16) se determinaron a partir de la dosificación de los diferentes hormigones empleados en los 3 aprovechamientos hidroeléctricos (Tabla 15). Hormigón m³ Cemento kg Agua kg Grava* kg Arena* kg 25502 10022179,4 4023283,5 24071711,5 31404581,5 *Densidades de arena y grava: 1500 y 1800 kg/ m³ Fuente: (Hidroazogues & CNEEC, 2014) Tabla 16. Cantidades de agua, arena y grava, CHMD - Acero La construcción de la CHMD implicó la utilización de diferentes tipos de acero como A36, A588, varilla de 4200 kg/cm², ASTM 516 (tubería), inoxidable, galvanizado y fibra, los mismos que fueron agrupados a efectos de simplificar procesos, flujo de materia y energía (Gráfico 33). El acero fue transportado en camión de 20 toneladas, desde una distancia de 202 kilómetros, dónde era fabricado a excepción de las tuberías de acero para lo cual se requirió un transporte diferente en base a las características de las tuberías tales como el diámetro, longitud, peso, etc., (Tabla 17). Las cantidades totales de acero se resumen en la Tabla 18. Capítulo III: Análisis del ciclo de vida 86 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica Detalle Dudas Alazán San Antonio Peso total acero tubería (kg)* 325040 191890 279420 Longitud total de tuberías entre 1200 y 1800 mm (m)* 799 576 660 Peso específico promedio (kg/m) 407 333 424 Longitud tubo (m) 7,2 Peso tubo (kg) 2929 2397 3050 Número de tubos 111 80 92 Tubos por viaje estimados 3 3 3 Número de viajes 37 27 31 Peso por viaje (kg) 8788 7191 9150 *Dudas: diámetro de 1200, 1250 y 1750 mm; Alazán: 1250 y 1500 mm; San Antonio: 1800 mm. La longitud expuesta en la tabla es el total de las tuberías de diferentes diámetros. Fuente: (ASTEC, 2010) (Hidroazogues & CNEEC, 2014) (Hidroazogues, 2010) Tabla 17. Características del transporte de la tubería de acero, CHMD Acero A-36 A-588 Varilla 516-G70 Fibra Malla* Galvanizado* Inoxidable Tn 214,8 631,8 1624,7 796,4 20,7 29,5 7,8 21 *Malla electro-soldada: 2,3 kg/m; malla galvanizada: 3,47 kg/m. (ADELCA, 2017) (Hidroazogues & CNEEC, 2014). Tabla 18. Cantidades de acero, CHMD - Policliruro de vinilo (PVC) Para la conducción de agua, se dispuso de tuberías de PVC, las cuales fueron fabricadas especialmente para el proyecto hidroeléctrico y con las características técnicas requeridas. El transporte de la tubería se realizó con tráileres con una longitud de la plataforma de 12 metros, a 32,5 kilómetros de la obra, basándose en las características técnicas de las tuberías (Tabla 19) (Gráfico 37). En total, se utilizaron 11 ktn de PVC para la fabricación de tuberías. Gráfico 37. Procesos en la fabricación de tubería PVC, CHMD Diámetro Peso (kg/m)* Longitud tubo (m)* tubos por viaje* 1800 mm 113,7 3 4 1750 mm 110,6 4 3 1700 mm 107,5 5 2 600 mm 23,6 10 3 160 mm 2,4 5 238 110 mm 1,2 5 500 * (Hidroazogues & CNEEC, 2014) (Mexichem, 2017) (Emmsa, 2017) (Hidroazogues, 2010) Tabla 19.Características técnicas de tubería de PVC, CHMD Capítulo III: Análisis del ciclo de vida Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 87 - Movimiento de tierra Los movimientos de tierra incluyeron procesos de excavación (Gráfico 34), limpieza de derrumbes, relleno general, relleno con sub-base y sub-rasante. Estos dos últimos materiales son aplicados comúnmente en la construcción de carreteras, entre otros. La limpieza de derrumbes implica procesos de carga y transporte, mientras que el relleno general es el desplazamiento de tierra, ambos con flujo de materia y energía. Por su parte, para los relleno con materiales específicos para la construcción de carreteras se contemplaron los procesos desde su extracción en minas hasta su compactación, considerándose rendimientos de trabajo y consumo, establecidos en la Tabla 10 y Tabla 12 (Gráfico 38) (Tabla 20). Gráfico 38. Procesos en el relleno de materiales, CHMD Proceso Excavación1 Derrumbes2 Relleno 11 Relleno 23 Relleno 34 m³ 663385,1 20207,5 150572,6 23779,7 3281,2 1Densidad: 1700 kg/m³ (Custode et al., 1998); 2densidad: 1700 kg/ m³; 3densidad: 2890 kg/ m³; 4densidad 1900 kg/m³ (Hidroazogues & CNEEC, 2014). Tabla 20. Cantidades de movimiento de tierra, CHMD - Cobre Al igual que en el caso anterior, se aplicó un factor para determinar la cantidad de cobre empleada en la fabricación de equipos eléctricos y cables necesarios para la operación de las central Mazar-Dudas (Gráfico 35). Teniendo en cuenta el sistema de conexión y transmisión de 47 kilómetros (Hidroazogues, 2010) (ASTEC, 2010), el total de cobre se estimó en 9,16 tn entre equipos y cables, siendo el factor 31 tn/central para centrales de agua fluyente de pequeña capacidad, según Flury & Frischknecht (2012). En particular, los equipos fueron importados, considerándose por tanto su transporte marítimo en base a los valores detallados en la Tabla 10. 3.3.1.3. Pérdida de capacidad de absorción de carbono La central Baba se localiza en la zona de la costa central del Ecuador, en las inmediaciones de lo que se conoce como el Bosque río Palenque. El ecosistema predominante del entorno tiene características como alta humedad y pluviosidad (85%, y 3000 mm/año promedio respectivamente), siempre verde, inundable, de agua dulce, entre los 0 y 300 m.s.n.m, siendo similares a los ecosistemas amazónicos (MAE, 2013) (INAMHI, 2017). Por su parte, MazarDudas se localiza en la zona oriental de la Cordillera de los Andes, dentro del ecosistema montano de alto humedad, por arriba de los 2200 m.s.n.m. Entre otros, los ecosistemas Capítulo III: Análisis del ciclo de vida 94 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica Las emisiones de GEI tienen lugar en varias partes de una central hidroeléctrica (Gráfico 40). Una vez llenado el embalse, los organismos y microorganismos actúan, dando lugar a la producción primaria que tiene como resultado la liberación de diferentes gases ya mencionados. Es así que las primeras emisiones tienen lugar en el mismo embalse en toda su extensión, tanto por difusión como por burbujeo. Para el caso de difusión, el CO2 y el CH4 son difundidos a la atmósfera en mayor o menor proporción, dependiendo de las condiciones climáticas y del agua. Sin embargo, el CH4 también es emitido a la atmósfera a manera de burbujas formadas en la metanogénesis, las cuales superan la presión hidrostática. La formación de burbujas se da mayoritariamente con el metano debido a su menor solubilidad con respecto al dióxido de carbono. Según lo reportado, no toda la cantidad de gases producidos en el embalse son liberados allí. El paso del agua a través de las turbinas ocasiona turbulencia lo que conlleva un descenso en la presión y temperatura, y una baja solubilidad de los gases por lo que estos son liberados a la atmósfera, especialmente CH4. Este mismo proceso, denominado desgasificación, se da también en el o los vertederos que tiene una central hidroeléctrica (Farrér, 2007) (Huttunen et al., 2002) (Fearnside, 2004) (Guérin & Abril, 2007). Finalmente, ya en la cuenca aguas debajo del embalse, existe difusión de ambos gases en cantidades similares a las emitidas en el embalse (Guérin et al., 2006) (Kemenes et al., 2016) (Deshmukh et al., 2016). 3.3.2.1.2. Análisis de estudios previos La cantidad de emisiones dadas en las hidroeléctricas se distribuyen entre las diferentes fuentes (embalse, turbinas, etc.) dentro de un espacio y tiempo determinado, sin que exista un patrón definido. Por ejemplo, en la hidroeléctrica Balbina en Brasil, las emisiones (por difusión y desgasificación de CO2 y CH4) en las turbinas y en la cuenca de río, aguas abajo del embalse, representaron un 55% del total de emisiones de toda la hidroeléctrica, mientras que en el caso de Petit Saut, dichas emisiones representaron un 57%. Con ello, se evidencia que las emisiones a nivel del embalse solo representarían hasta un máximo de 45%. Para el caso del CO₂, la mayor de las emisiones se da en el reservorio, y por el contrario, para el CH₄ (que representan más del 50%), la mayor de las emisiones se dan en la desgasificación a través de las turbinas y vertederos (Abril et al., 2005) (Kemenes et al., 2007) (Kemenes et al., 2011). Es de importancia destacar que en la mayoría de los casos, las emisiones determinadas son parciales, es decir, que no se ha contabilizado ni reportado las emisiones de todas las fuentes en conjunto ni de todos los gases, lo que indicaría a priori que las emisiones habrían sido aún más elevadas. De acuerdo a la literatura, las emisiones en forma de kilogramos de dióxido de carbono equivalentes (kg CO2-eq) van desde los 4 hasta los 5500 kg CO2-eq/MWh n (Gráfico 41) (Gráfico 42), entre mediciones y estimaciones, con una variabilidad de casos que tienen diferentes edades (entre 1 y 40 años) y características técnicas (potencia instalada, generación, volumen de embalse, etc.) (Demarty & Bastien, 2011) (Rosa et al., 2002) (Rosa et al., 2004). En este marco, varios autores han expuesto comparativas entre este tipo de centrales n Potencial de calentamiento global del metano considerado (GWP) es 23, según IPCC (2007) Capítulo III: Análisis del ciclo de vida Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 95 hidroeléctricas y las que son a base de combustibles fósiles, indicando que, puntualmente, y en varios casos, las emisiones de las hidroeléctricas han duplicado, triplicado, etc., las emisiones de termoeléctricas a base de carbón, fuel oil, etc., (Fearnside, 2002) (Demarty & Bastien, 2011) pero que sin embargo, a lo largo de su vida útil (80-100 años), las hidroeléctricas serían menos contaminantes. De hecho, ciertos autores manifiestan que al menos en los primeros 20 años las hidroeléctricas tendrían emisiones por arriba de sus homologas a base de combustibles fósiles, para posteriormente mantener en niveles muchos más bajos (Delmas & Galy-Lacaux, 2001) (Dos Santos et al., 2004) (Steinhurst et al., 2012). Dadas las condiciones del caso, no es posible la eliminación total de las emisiones de GEI, sin embargo, hay alternativas que permitirían reducir éstas tales como evitar largos periodos de estanqueidad del agua, deforestar completamente la zona a inundar (embalse), procurar una relación alta entre el área del embalse y la potencia instalada (MW), etc., (Farrér, 2007) (Rosa et al., 2004) (Fearnside, 2004). Gráfico 41. Emisiones de CO2 y CH4 de embalses hidroeléctricos mayores a 500 kg CO2-eq/MWh. Fuente: (Dos Santos et al., 2005) (Rosa et al., 2004) (De Faria et al., 2015) (Demarty & Bastien, 2011) (Dos Santos et al., 2004) Samuel Balbina Tucuruí Petit-Saut 1 Petit-Saut 2 Tres Marias Barra bonita Eastmain 1 Cachoeira do Caí Cachoeira dos Patos Sinop 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 kg CO₂-eq/MWh fuel oil Gas natural Carbón Capítulo III: Análisis del ciclo de vida 96 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica Gráfico 42. Emisiones de CO2 y CH4 de embalses hidroeléctricos menores a 500 kg CO2-eq/MWh. Fuente: (Rosa et al., 2004) (Soumis et al., 2004) (Huttunen et al., 2002) (Kemenes et al., 2011) (Loaiza, 2016) (Fearnside, 2015b) Los múltiples factores y condiciones que dan origen a las emisiones de GEI se han analizado en conjunto con las características tecnoenergéticas de las centrales, evidenciando que con la correlación de éstos no es posible la determinación y modelización de emisiones de GEI en embalses hidroeléctricos (Dos Santos et al., 2017). A pesar de ello, se ha encontrado una alta correlación entre el área de uso (m2) con la potencia instalada y la generación de energía (Hertwich, 2013). Es así que se determinó que cuanto mayor valor de la relación W/m2, menores las emisiones por unidad de energía serían (Demarty & Bastien, 2011). A dicha relación se la conoce como densidad energética. Con los datos reportados, se puede contrastar, por otra parte, que las hidroeléctricas con alta densidad (W/m2) suelen tener bajo tiempo de retención de agua, crucial en la oxigenación del agua y en la generación de metano. En efecto, dicha relación permitiría proyectar a cuanto ascenderían las emisiones, sin embargo, dados los factores antes expresados, sería un mero indicador que ha llegado a ser utilizado para determinar el desarrollo hidroeléctrico y la obtención de bonos o créditos de carbono (Fearnside, 2013). Además, la densidad energética (W/m2) determinada por Demarty & Bastien, (2011) considera solamente emisiones de metano por lo que la alta correlación podría variar. Es así que esta problemática dentro de la generación hidroeléctrica ha generado controversias tanto en políticas energéticas como en cambio climático. Por una parte, las políticas para el desarrollo de proyectos hidroeléctricos, así como sus licencias ambientales no han tenido cambios significativos que permitan evitar impactos significativos en éste ámbito (Fearnside, 2005) (Fearnside, 2014). Por otra parte, los proyectos hidroeléctricos mantienen su denominación como mecanismos de desarrollo limpios (MDL), avalado por el Protocolo de Kyoto, siendo contradictorio con los hallazgos de emisiones las cuales prueban la ineficiencia de esta tecnología para mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero, además de que dichos gases no se encuentran incluidos en las directrices del IPCC, es decir, que al tener un 0 200 400 600 800 1000 1200 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 kg CO₂-eq/MWh fuel oil Gas natural Carbón Capítulo III: Análisis del ciclo de vida Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 97 origen biofísico, el IPCC no los reconoce como perjudiciales para al clima, al ser parte del ciclo natural del carbono en la biósfera (Fearnside, 2015a) (Fearnside, 2015b). 3.3.2.1.3. Estimación y proyección de emisiones de CO2 y CH4 Dada la imposibilidad de realizar mediciones experimentales in situ, se llevó a cabo un estudio a partir de un modelo que permita determinar las emisiones de la CHB para su ciclo de vida. A partir de 14 casos hidroeléctricos en zonas tropicales se analizó la relación entre diferentes factores tales como el tiempo de retención del agua, las emisiones por área, la edad del reservorio, las emisiones por unidad de energía y la densidad energética. Como se evidencia, la relación kg CO2-eq/MWh – W/m2 es la más significativa con R2=0,75, siendo la regresión potencial la que mejor describe la tendencia (Gráfico 45), estando así en concordancia con lo expuesto en la literatura (Barros et al., 2011) (Demarty & Bastien, 2011). Con ello, se puede afirmar que las emisiones serán mayores a medida que se reduce la densidad energética. No obstante, el posible resultado a obtener de la citada correlación sería general dado que las emisiones varían en el tiempo y por tanto no sería útil para determinar el potencial de emisiones por año. La correlación de emisiones por unidad de área (kg CO2-eq/m2/día) con respecto a la edad del reservorio (años) y el tiempo de residencia del agua en embalse (días) tuvieron un bajo coeficiente de determinación (R2) (Gráfico 43) (Gráfico 44), en especial con respecto al tiempo de residencia. Aquello indica un vínculo débil entre estos los factores Las regresiones fueron logarítmicas y exponenciales respectivamente. Es preciso señalar que la mayoría de los casos de embalses hidroeléctricos presentan registros de emisiones de metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2), siendo pocos los casos con registro de emisiones de uno de los dos gases. Además, algunas mediciones se han dado en distintos tiempos por lo que las correlaciones realizadas tendrían sus limitaciones. Como resultado de la revisión bibliográfica, se ha podido llegar a las siguientes premisas:  Existen emisiones de CO2 y CH4 principalmente en centrales hidroeléctricas provenientes del embalse (difusión y burbujeo), turbinas, vertederos (desgasificación) y aguas abajo del embalse (difusión);  Cuanto mayor es el tiempo de residencia del agua en el embalse, mayor es el riesgo de eutrofización y de generación de más metano;  Lluvias y viento contribuyen a una mayor liberación de metano;  Bajo nivel de agua incrementa la liberación y emisión de gases;  Las emisiones varían en espacio y tiempo (Roland et al., 2010);  La cantidad de oxígeno disuelto en el agua sería inversamente proporcional a la generación de CH4;  Embalses eutróficos tienen mayores emisiones tanto de dióxido de carbono como de metano que embalses mesotróficos y oligotróficos (Deemer et al., 2016) (Almeida et al., 2016); Capítulo III: Análisis del ciclo de vida 98 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica  Los embalses hidroeléctricos en zonas tropicales o cercanos al ecuador tienen mayores emisiones (sobre todo de metano) que aquellos localizados en zonas boreales o que estén alejados de la zona ecuatorial (Barros et al., 2011);  Cuanto mayor edad del embalse, menores emisiones (Ometto et al., 2013);  Las emisiones son más bajas en caso de inundación de zonas agrícolas (Fearnside, 2002);  A mayor densidad energética (W/m2), menores emisiones de metano (Demarty & Bastien, 2011);  La constante aportación y presencia de materia orgánica (en la superficie y en la profundidad) contribuyen a que la generación de gases de efecto invernadero perdure en el tiempo (Abril et al., 2013);  Los sedimentos y su acumulación es una fuente más de carbono y generación de emisiones de dióxido de carbono y metano (Maeck et al., 2013) (Bernardo Yoshioka et al., 2017)  Las emisiones provenientes del embalse representan el 45% del total, mientras que el otro 55%, proviene de turbinas, vertederos y aguas abajo del embalse (río);  Las mayores emisiones se dan en los primeros 4 años debido a la alta concentración y descomposición de materia orgánica, y tienen tendencia a decrecer con el tiempo; aunque con fluctuaciones (Demarty & Bastien, 2011) (Kim et al., 2016) (Wang et al., 2018);  La presencia de gas metano varía según la profundidad del embalse (Abril et al., 2005);  La estratificación del agua (térmica y química) influyen significativamente en el ciclo biogequímico del carbono (han et al., 2018);  La fluctuación de niveles de agua en el embalse potencian la emisión de CH4 (Harrison et al., 2017) (Deshmukh et al., 2018) Capítulo III: Análisis del ciclo de vida Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 99 Gráfico 43. Correlación entre las emisiones de carbono y el tiempo de residencia del agua. Gráfico 44. Correlación de emisiones de carbono y la edad del reservorio. y = 0,001x0,411 R² = 0,1026 0,000 0,020 0,040 0,060 0,080 0,100 0,120 0,140 0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 600,00 kg CO₂-eq/m²/día Tiempo de residencia (días) kg CO₂-eq/m²/día Potencial (kg CO₂-eq/m²/día) y = -0,009ln(x) + 0,0338 R² = 0,1651 -0,020 0,000 0,020 0,040 0,060 0,080 0,100 0,120 0,140 010 20 30 40 50 60 kg CO₂-eq/m2/day years kg CO₂-eq/m²/día Logarítmica (kg CO₂-eq/m²/día) Capítulo III: Análisis del ciclo de vida 100 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica Gráfico 45. Correlación entre el factor de emisión de carbono y la densidad energética y W/m2.  Emisiones del embalse A efectos de proyectar y estimar las emisiones totales (Eem y Etvr), se tomó como referencia casos de embalses hidroeléctricos de los cuales se tiene datos de mediciones in situ tanto de CO2 como CH4 y siguiendo las premisas antes mencionadas. Como criterio de selección se consideró aquellos embalses localizados en zonas tropicales, en latitudes próximas al ecuador y que hayan inundado zonas de bosque tropical primario, secundario o bien zonas agrícolas, debido a que en el caso de estudio, CHB, parte de las tierras inundadas era bosque secundario existente mientras que la otra parte era tierra agrícola (Tabla 21). Las emisiones del embalse (Eem), resumidas en g CO2-eq/m2/día, aplicando el factor del potencial de calentamiento global para el metano CH4 GWP100= 28 (IPCC, 2014), se definieron para dos periodos, el primero, desde el año 1 hasta el año 18, y el segundo, desde el año 19 hasta el año 100, que es el periodo de vida útil determinado previamente. La determinación de estos dos periodos se da a razón de que la media de los años posteriores al llenado del embalse en los que se realizaron mediciones in situ de gases es de 18 años. Una vez determinado los periodos, se proyectaron las emisiones de los embalses de cada uno de los casos aplicando una regresión exponencial, como se visualiza en el Gráfico 46, siendo el año 18 el año de base. Vale recordar que el año de medición varía para cada caso (igual, mayor o menor a 18 años) y a partir del año del registro de las emisiones se realizó cada una de las proyecciones. El valor máximo para el año 1 se determinó a partir de la relación proporcional directa con los datos base (cantidad de emisiones y año de medición, ver Gráfico 46), bajo la hipótesis de que son las emisiones máximas teóricas. Para los años 19-100, se asumió que las emisiones se mantienen constantes, con un valor igual al año 18. Con ello, las emisiones por y = 497,15x-1,181 R² = 0,7475 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 kg CO₂-eq/MWh W/m2 kg CO₂-eq/MWh Potencial (kg CO₂-eq/MWh) Capítulo III: Análisis del ciclo de vida Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 101 unidad de superficie y por día (g CO2-eq/m2/día) para el embalse de Baba se estimaron en base a la media de los valores proyectados (ver Gráfico 46). Para los casos en que las emisiones son expresadas en unidades de carbono (tC), fueron convertidas en CO2 y CH4 multiplicando por los factores 3,67 y 1,33 respectivamente, de acuerdo a los g/mol de cada elemento (McGraw-Hill, 2013). Debido a que la CHB posee una densidad de 3,81 W/m2 y teniendo en cuenta por una parte, que los casos analizados tienen en su mayoría densidades <1, y por otra parte, la alta correlación entre la densidad energética (W/m2) y el factor de emisión (kg CO2-eq/MWh), a las emisiones del embalse se aplicó un factor de corrección (Fce) a partir de la siguiente expresión: 𝐹𝑐𝑒 =𝑒𝑟18 𝐸𝑟18 Ec. 32 Siendo er18 son las emisiones por unidad de energía (kg CO2-eq/MWh) determinadas a partir de la correlación del Gráfico 45 (R2), y Er18 son las emisiones por unidad de energía (kg CO2eq/MWh), estimadas para el año 18 según las proyecciones del Gráfico 46. El Er18 se determinó con la siguiente expresión: 𝐸𝑟18=𝑚×365×𝐴×10−03 𝐺𝐻 Ec. 33 Siendo m las emisiones del embalse estimadas para el año 18 (g CO2-eq/m2/día), A es el área del embalse y GH la generación media anual hidroeléctrica (MWh/año). El valor de er18 (kg CO2eq/MWh) es: 𝑒𝑟18=497.15×𝑥−1,181 Ec. 34 Siendo x la densidad de Baba, en W/m2.  Emisiones de turbinas, vertederos y de la cuenca posterior al embalse Dado que las emisiones del embalse representan el 45%, las otras emisiones provenientes del turbinado, vertederos y aguas abajo del embalse (Etvr), debido a la desgasificación, se cuantificaron en base a la premisa de que representan el 55% de las emisiones totales, como sigue: 𝐸𝑡𝑣𝑟 =𝐸𝑒𝑚×55 45 Ec. 35 Hidroeléctrica Potencia MW Generación GWh/año Clima Zona y área de inundación Densidad W/m2 Emisiones Embalse g CO2-eq/m2/día Año Factor de emisión kg CO2-eq/MWh Petit-Saut 116 560 Bosque Tropical húmedo Bosque, 310 km2 0,37 129; 2 1;10 5507; 1220 Balbina 250 1095 Bosque, 2360 km2 0,11 5 18 4006 Tucuruí 8370 18571 Agrícola, 2875 km2 2,91 14 12 788 Baba 42 161 Bosque (50%) Agrícola (50%), 11 km2 3,81 - - - Samuel 216 946 Bosque (50%) deforestado (50%), 560 km2 0,39 10 10 2111 Itaipú 14000 103000 Agrícola, 1350 km2 10,37 58 4 279 Segredo 1260 5518 Agrícola, 82 km2 15,37 3 6 15 Barra Bonita 141 141 Agrícola, 334 km2 0,42 4 35 3856 Curuá-Una 30 240 Bosque (90%), agrícola (10%), 0,38 5 21 520 Capítulo III: Análisis del ciclo de vida 102 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 78 km2 1 kg CH4 GWP = 28 kg CO2 Fuente: (Abril et al., 2005) (Fearnside, 2002) (Kemenes et al., 2011) (Demarty & Bastien, 2011) (Dos Santos et al., 2005) (Dos Santos et al., 2017) (Dos Santos et al., 2017) (Pinguelli Rosa et al., 2016). Tabla 21. Casos hidroeléctricos de referencia, principales características y comparación con CHB. Gráfico 46. Proyección de emisiones de los embalses hidroeléctricos analizados incluyendo la C.H. Baba. Entre los casos más sobresalientes están las hidroeléctricas Itaipú y Petit-Saut. Ésta última, se localiza en Guayana francesa y de la cual se reportan mediciones tanto del primero como del décimo año posterior a la construcción del embalse (Abril et al., 2005). Se calculó que en 10 años, se emitieron a la atmósfera 2,24 Mt C provenientes tanto del embalse como de las turbinas, vertedero y río aguas abajo, que sería equivalente a 8,22 Mt CO2-eq. Además, dicha central posee, como muchas otras, una baja densidad energética (W/m2) (Tabla 21). La hidroeléctrica Itaipú, por otra parte, siendo la más grande del mundo en cuanto a generación, habría tenido las más alta emisiones, y aunque tiene una alta densidad (10.37 W/m2), las emisiones por unidad de energía (MWh) son considerables (279 kg CO2-eq/MWh) o . Otros casos a destacar son las Hidroeléctricas Balbina y Tucuruí, ambas localizadas en zonas tropicales de Brasil. Para la hidroeléctrica Balbina se reportaron emisiones (a partir de mediciones) de 3 Mt C para el año 18, con un embalse de 2360 km2. En el caso de la hidroeléctrica Tucuruí, se reportaron emisiones de 2 Mt C para el año 12. Tanto los casos mencionados como los demás expuestos en la Tabla 21 comparten similitudes con la central Baba tales como localización, densidad energética (Tucuruí), factor de planta (Petit-Saut y Balbina) y zona de inundación (Tabla 21). o Factor de emisión a partir de mediciones in situ, 4 años posteriores al llenado del embalse. Datos del metano y dióxido de carbono: 171 y 2080 mg/m2/día respectivamente. 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 12345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 g CO₂-e/m²/d años Petit Saut Balbina Tucuruí Samuel Barra Bonita Curuá-Una Segredo Itaipú Baba 𝑌=𝑏×𝑎𝑥 Y: g CO₂-eq/m²/día 𝑏=𝑒×𝑛 a = coeficiente (variable) x = año e = emisiones g CO₂-eq/m²/día del embalse n = el año de emisiones e Capítulo III: Análisis del ciclo de vida Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 103 3.3.2.2. Central Hidroeléctrica Mazar-Dudas Anualmente, esta central de agua fluyente utilizará 237,2 hm3 para generar un total de 125,3 GWh. Como en el caso anterior, también se consideró el uso de aceite para la lubricación de los componentes mecánicos. El tipo de aceite es ISO VG46 con una densidad de 0,880 Kg/lt y una cantidad de 12 m³ en total (CEPSA, 2015) (GULF, 2015) (Hidroazogues, 2010). El proceso de obtención de este aceite fue considerado e incluido en el análisis a excepción del transporte debido a su baja representatividad (Gráfico 39). Siguiendo lo aplicado en la hidroeléctrica Baba, las emisiones por aceite lubricante se estimaron con los factores de 8,40x10⁻⁵ g/kWh y 3,80 x10⁻⁵ gr/kWh de emisiones al suelo y agua respectivamente (Flury & Frischknecht, 2012). Por razones de mantenimiento, se consideró la sustitución de las turbinas y equipos electromecánicos 2 veces en los 80 años de operación de la central, por lo que el cobre y acero inoxidable se contabilizaron, con todos los respectivos procesos, en esta fase. Por último, con un factor de 3,40x10⁻⁷ g/kWh de determinó la emisión de hexafluoruro de azufre (SF6). Dado que esta central no posee embalse donde se pudiera producir alguna concentración de CO2 o CH4, más bien una mera obra civil de captación, el turbinado del agua no tiene ningún impacto de emisiones asociado. 3.4. Evaluación del impacto del ciclo de vida Como se detalló en la sección 3.2, la evaluación del impacto del ciclo de vida se llevó a cabo con la aplicación de la metodología de ReCiPe, tanto para impactos intermedios como finales (midpoints y endpoints), para un de 100 años, de carácter mundial y con el uso de SimaPro (software). A continuación se exponen los resultados para los casos de estudio. 3.4.1. Resultados de la Central hidroeléctrica Baba Categorías Unidad Total Construcción O&M /UF Climate change kg CO2-eq 9,61E+07 8,74E+07 8,69E+06 5,97E+00 Photochemical oxidant formation kg NMVOC to air 9,21E+04 8,41E+04 7,93E+03 5,72E-03 Freshwater eutrophication kg Peq 1,28E+03 1,28E+03 3,38E-01 8,13E-04 Marine eutrophication Kg Neq 1,40E+03 1,29E+03 1,11E+02 8,68E-05 Terrestrial acidification kg SO2-eq 8,81E+04 8,22E+04 5,82E+03 5,47E-03 Terrestrial ecotoxicity kg 1,4-DCBeq 4,29E+03 4,28E+03 1,32E+01 2,67E-04 Freshwater ecotoxicity kg 1,4-DCBeq 3,21E+05 3,21E+05 9,44E+01 2,00E-02 Marine ecotoxicity kg 1,4-DCBeq 3,35E+05 3,35E+05 2,41E+02 2,08E-02 Water depletion m³ 2,50E+11 9,24E+07 2,50E+11 1,55E+04 Agricultural land occupation m²a 6,21E+06 6,21E+06 1,36E+02 3,86E-01 Urban land occupation m²a 2,85E+05 2,85E+05 9,75E+01 1,77E-02 Natural land transformation m² 5,53E+06 5,53E+06 2,48E+01 3,43E-01 Metal depletion kg Fe 1,18E+07 1,13E+07 4,65E+05 7,33E-01 Fossil depletion kg oileq 1,53E+07 1,52E+07 1,14E+05 9,50E-01 Tabla 22. Resultados de la evaluación de impactos intermedios, CHB Impacto intermedio Impacto final Unidad Total Construcción O&M Climate change Ecosystems terrestrial ED species.yr 2,69E-01 2,45E-01 2,43E-02 Climate change Ecosystems fresh water ED species.yr 7,40E-06 6,73E-06 6,69E-07 Photochemical ozone formation ED species.yr 5,86E-03 5,35E-03 5,04E-04 Freshwater eutrophication ED species.yr 7,46E-06 7,46E-06 1,96E-09 Capítulo III: Análisis del ciclo de vida 110 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica Las emisiones provenientes de las turbinas, vertederos y río aguas abajo (Etvr) para los 100 años se determinó a partir de la Ec. 35, siendo el total de 3,82 Mt CO2-eq/100 años. La sumatoria de las emisiones dio lugar a un factor de emisión (FE) de 558 kg CO2-eq/año para el periodo de vida de la hidroeléctrica Baba (Tabla 29). El promedio de emisiones en la bibliografía revisada es de 1298 kg CO2-eq/año basado en un año en concreto. Del total de las emisiones, la mayor representación la tiene las emisiones provenientes de turbinas, vertederos y cuenca del río posterior al embalse, sin embargo, se destaca que la pérdida del ecosistema terrestre representa el 21% del total mientras que las emisiones resultantes de la construcción de la central pasan desapercibidas. Por otra parte, de las emisiones reportadas de los múltiples casos de embalses hidroeléctricos, las emisiones para el caso de Baba (g CO2eq/m2/día) se sitúan por debajo de la media (Rosa et al., 2002) (Rosa et al., 2004) (Demarty & Bastien, 2011). Año Construcción, O&M (Ecom) Pérdida del ecosistema (Eet) Embalse*Fa (Eem) Turbina, vertedero y río (Etvr) Emisiones totales Factor de emisión (FE) Mt CO2eq/año Mt CO2eq/año Mt CO2eq/año Mt CO2eq/año Mt CO2eq/año kg CO2eq/MWh 1 9.61E-04 1.920E-02 3,7365E-01 4,5669E-01 8,5051E-01 5283 2 2,7989E-01 3,4208E-01 6,4213E-01 3988 3 2,1410E-01 2,6168E-01 4,9595E-01 3080 4 1,6709E-01 2,0422E-01 3,9146E-01 2431 5 1,3281E-01 1,6233E-01 3,1530E-01 1958 6 1,0733E-01 1,3118E-01 2,5866E-01 1607 7 8,7990E-02 1,0754E-01 2,1569E-01 1340 8 7,3039E-02 8,9270E-02 1,8247E-01 1133 9 6,1272E-02 7,4888E-02 1,5632E-01 971 10 5,1858E-02 6,3382E-02 1,3540E-01 841 11 4,4219E-02 5,4045E-02 1,1843E-01 736 12 3,7940E-02 4,6371E-02 1,0447E-01 649 13 3,2724E-02 3,9995E-02 9,2880E-02 577 14 2,8349E-02 3,4648E-02 8,3158E-02 517 15 2,4650E-02 3,0128E-02 7,4939E-02 465 16 2,1503E-02 2,6281E-02 6,7945E-02 422 17 1,8808E-02 2,2988E-02 6,1957E-02 385 18 1,6491E-02 2,0155E-02 5,6807E-02 353 19-100 1,3522E+00 1,6527E+00 4,6774E+00 353 Total 0.0961 1,920 3.1260 3.8206 8,98 558* *factor de emisión (FE) promedio Tabla 29. Emisiones netas de la central hidroeléctrica Baba 3.6.1.2. Central Hidroeléctrica Mazar-Dudas Dado que esta central no posee embalse, las emisiones proviente de éste como las de turbina vertedero y río son igual 0. Por consiguiente, de la Ec. 27 sólo se consideran las emisiones Ec y Eet. Mediante la aplicación de la Ec. 31 se conocieron las emisiones por la pérdida del ecosistema: Capítulo III: Análisis del ciclo de vida Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 111 𝐸𝑒𝑡−𝐵𝑎𝑏𝑎 = 572𝑔𝑏𝑖𝑜𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑚2 año ×93100 𝑚2×1,63 𝐶𝑂2 1×106=86,8 𝑡𝑛 𝐶𝑂2−𝑒𝑞 𝑎ñ𝑜 Siendo las emisiones netas del ciclo de vida: 𝐸𝑛−𝑀𝑎𝑧𝑎𝑟 𝐷𝑢𝑑𝑎𝑠 =𝐸𝑐+𝐸𝑒𝑡, entonces, 𝐸𝑛−𝑀𝑎𝑧𝑎𝑟 𝐷𝑢𝑑𝑎𝑠 =25769,59 tn 𝐶𝑂2−𝑒𝑞+(86,8tn año∗80 𝑎ñ𝑜𝑠)=32713,8 𝑡𝑛 𝐶𝑂2−𝑒𝑞, Siendo el el factor de emisión: 𝐹𝐸𝑀𝑎𝑧𝑎𝑟−𝐷𝑢𝑑𝑎𝑠 =32713,8 𝑡𝑛 𝐶𝑂2−𝑒𝑞×103 125300 𝑀𝑊ℎ 𝑎ñ𝑜 ×80 𝑎ñ𝑜𝑠=3,26 𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞 𝑀𝑊ℎ 3.6.2. Análisis comparativo de emisiones con otras hidroeléctricas En término de emisiones de GEI, tanto la central con embalse como la de agua fluyente de media obtuvieron resultados diferentes y muy marcados: 558 kg CO2-eq/MWh para Baba y 3,26 kg CO2-eq/MWh para Mazar-Dudas. Por lo general, las emisiones de las centrales con embalse suelen ser mayores a las de agua fluyente (Turconi et al., 2013), no obstante, en algunos casos aquello no se da por la influencia de factores tales como la potencia instalada, la altura y la generación de energía (Varun et al., 2012). Aunque en algunos estudios de ciclo de vida se tomó en cuenta la etapa de desmantelamiento o la disposición final, la central hidroeléctrica Baba difiere notablemente de la mayoría de éstos reportes, debido principalmente a la exclusión de fuentes de emisión de GEI como la pérdida de ecosistemas, el embalse, turbinas, etc., en las evaluaciones del ciclo de vida, incluso en estudios con diferentes enfoques ambientales como huella de carbono (Gagnon & Vate, 1997). Sin embargo, aquellos estudios cuyos objetivos han sido medir y cuantificar las emisiones de GEI en embalses, han excluido la pérdida del ecosistema y las emisiones por construcción, operación y mantenimiento (O&M). En este contexto, en este trabajo se ha procurado cubrir todas las fuentes de emisiones a fin de obtener un resultado más próximo a la realidad. En cuanto a los análisis del ciclo de vida revisados, se podría diferenciarlos por las etapas que han incluido, y su enfoque. Básicamente, había dos tipos de ACV: con y sin desmantelamiento o disposición final. Excluyendo el desmantelamiento, las emisiones oscilaban entre 6 y 44 kg CO2-eq/MWh, con capacidades de hasta 3600 MW (Zhang, 2007). Con este mismo enfoque se podría incluir un análisis de la huella de carbono donde se estimaron 8-15 kg CO2-eq/MWh (Gagnon & Vate, 1997) (Zhang et al., 2015b) y otros casos, en un rango de 11-20 kg CO2eq/MWh (Turconi et al., 2013). Para los casos que incluyeron el desmantelamiento, las emisiones comenzaron a partir de 4,2 kg CO2-eq/MWh y subieron hasta 62 kg CO2-eq/MWh (Amponsah et al., 2014) (Atilgan & Azapagic, 2016), un 30% más que los primeros casos de LCA. Para la mayoría de los casos, el ciclo de vida se realizó para un periodo mayor a 50 años, variando entre 30 y 100 años. Con respecto a estudios como presupuesto de carbono y otros de carácter ambiental diferentes al ciclo de vida, las emisiones de las centrales hidroeléctricas con embalses alcanzaron valores aún mayores, superando incluso las emisiones de las centrales eléctricas a Capítulo III: Análisis del ciclo de vida 112 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica base de combustibles fósiles. Sin embargo, los valores reportados sólo representaron las emisiones, puntualmente, en algún momento de la vida útil. De acuerdo con la literatura, las emisiones oscilaron entre 97 y más de 5000 kg CO2-eq/MWh (Tremblay et al., 2008) (Steinhurst et al., 2012) (Demarty & Bastien, 2011), dependiendo de su ubicación (zona boreal o tropical) y el tiempo después de la construcción del embalse e inundación. En los embalses hidroeléctricos en zonas boreales, se han reportado hasta 671 kg CO2-eq/MWh (Teodoru et al., 2012), incluyendo la pérdida del ecosistema. Por su parte, las emisiones de embalses hidroeléctricos tropicales fueron más allá, hasta más de 5000 kg CO2-eq/MWh (Kemenes et al., 2011) (Abril et al., 2005). A pesar de esto, hay que decir que los rangos de emisión deben tomarse con mucha precaución, ya que las emisiones varían considerablemente a través del tiempo, por lo que cualquier comparación sería relativa. Además, en estos casos, sólo se exponen las emisiones brutas, ya que se excluyen otras fuentes de emisiones. La hidroeléctrica de Baba sólo debe compararse con estudios en los que se consideren al menos las emisiones de los embalses, dada la baja representación cuantitativa de las emisiones de los análisis del ciclo de vida expuestos (emisiones por construcción, O&M), con excepciones. Por ejemplo, la hidroeléctrica de Petit-Saut emitió 2027 kg CO2-eq/MWh en promedio, en sus 10 primeros años después de su construcción (Abril et al., 2005), 3,6 más alto que Baba. En contraste, las emisiones de embalses hidroeléctricos en zona boreal (158 kg CO2eq/MWh) fueron 3,5 veces inferiores a Baba (Teodoru et al., 2012). Si se incluyese la generación indirecta sin considerar ninguna otra fuente de emisiones, las emisiones serían por tanto de 150 kg CO2-eq/MWh, mucho más cerca de las emisiones de los embalses boreales, pero aún lejos de las emisiones comunes de ACV (Tabla 30). Scherer & Pfister (2016b) quienes evalúan las emisiones de embalses hidroeléctricos a nivel mundial, determinaron que éstas van desde 1 hasta los 14000 kg CO2-eq/MWh. Por cuanto a la central Mazar-Dudas, se encontró que su factor de emisión de GEI está dentro del rango reportado de 2-5 kg CO2-eq/MWh (Turconi et al., 2013), a pesar de haber contabilizado la pérdida del ecosistema. Dentro de la bibliografía, las emisiones varían mucho de un caso a otro. Los estudios de ACV basados en la construcción y las etapas de O&M, reportaron emisiones de 1,2 a 10 kg CO2-eq/MWh, con capacidades inferiores a 10 MW (Pehnt, 2006). Sin embargo, con la inclusión de la etapa de desmantelamiento, las emisiones comienzan a partir de 4,1 kg CO2-eq/MWh, alcanzando los 75 kg CO2-eq/MWh, con capacidad instalada que llega a los 22 MW (Amponsah et al., 2014) (Pascale et al., 2011). Por lo tanto, el desmantelamiento aumenta a priori considerablemente las emisiones hasta un 86%, según lo recogido en la bibliografía. Teniendo en cuenta este último hecho, y aunque tiene 21 MW, Mazar-Dudas obtuvo un valor de emisión de ciclo de vida muy bajo, siendo uno de los mejores puntajes entre los datos encontrados en la bibliografía (Tabla 30). Capítulo III: Análisis del ciclo de vida Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 113 Referencia Enfoque Construcción O&M Desmantelamiento Emisiones del embalse Esquema Capacidad instalada (MW) kg CO2-eq/MWh (Hanafi & Riman, 2015) ACV x Agua fluyente 9 1,2 Mazar-Dudas ACV x Agua fluyente 21 3,26 (Soumis et al., 2004) EC x Embalse 6809 4 (Atilgan & Azapagic, 2016) EC x x Agua fluyente 8.6 4.1 Embalse 95 4.2 (De Miranda & Da Silva, 2010) ICV Embalse 14000 4.3 (Lerche Raadal et al., 2011) ACV x Agua fluyente n 4.9 (Turconi et al., 2013) ACV x x Agua fluyente n 2-5 (Geller & Meneses, 2016) ACV x x Embalse 30.3 5.47 (Zhang, 2007) ICV x Embalse 3600 6 (Jiang et al., 2018) x Embalse 95-500 8,1 (Atilgan & Azapagic, 2016) ACV x x Embalse 175.6 8.3 (Gallagher et al., 2015a; Gallagher et al., 2015a) ACV x Agua fluyente 0.05-0.1-0.65 5.5-8.9 (Pehnt, 2006) ACV x Agua fluyente 3.1 10 (Zhang et al., 2015b) HC x Embalse 5850 8-11 (Lerche Raadal et al., 2011) ACV x Embalse n 0.2-11.2 (Hondo, 2005) ACV x x Agua fluyente 10 11.3 (Varun et al., 2012) ACV x x Embalse 16 13 (Gagnon & Vate, 1997) ACV x xB Embalse n 15 (Yang et al., 2013) EC X Embalse 14400 16,3 (Varun et al., 2012) ACV x x Agua fluyente 22 18 (Tremblay et al., 2008) - - Indeterminado i 4-18 (Turconi et al., 2013) ACV x Embalse n 11-20 (Suwanit & Gheewala, 2011) ACV x x Agua fluyente 1-5 11-23 (Pang et al., 2015) ACV x Embalse 3,2 28.4 (Weisser, 2007) ACV x x Embalse i 1-34 Agua fluyente (Amponsah et al., 2014) ACV x x Con canal de desviación Varios 33-43 (Zhang, 2007) ICV x Embalse 44 44 (USNEI, 2016) ACV x indeterminado i 2-48 (Soumis et al., 2004) EC x Embalse 629 48,6 (Pascale et al., 2011) ACV x x Agua fluyente 0.003 52.7 (Amponsah et al., 2014) ACV x x Embalse n 31-62 (Huttunen et al., 2002) EC x Embalse 35 63 (Asdrubali et al., 2015) ACV x indeterminado i 2.2-74.8 (Amponsah et al., 2014) ACV x x Agua fluyente n 18-75 (Fearnside, EC x Agua fluyente 3150,4 80 Capítulo III: Análisis del ciclo de vida 114 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 2015b) (Steinhurst et al., 2012) - - Agua fluyente i 0.5-152 Embalse (Rosa et al., 2004) EC x Embalse 408 116 (Zhang & Xu, 2015) HC x Embalse 100 195 (Teodoru et al., 2012) HC x Embalse 485 158 (Scherer & Pfister, 2016b) HCB x Embalse 1-14000 273 (Yang et al., 2014b) - x Embalse i 397,7 (Loaiza, 2016) EC x Embalse 33 494.9 Baba ACV x x Embalse 42 558 (Fearnside, 2002) EC X Embalse 8370 728 (Rasanen et al., 2018) x Embalse i 0,2-1994 (Abril et al., 2005) EC x Embalse 115 2027 (Kemenes et al., 2011) EC x Embalse 250 3747 (Rosa et al., 2002) EC x Embalse 141 3960 ACV: Análisis de ciclo de vida; EC: Emisiones (presupuesto) de carbono; ICV: Inventario de ciclo de vida; HC: huella de carbono; HCB: huella de carbono biogénico global. I = indeterminado; n = varios Tabla 30. Emisiones de centrales hidroeléctricas reportadas. 3.6.3. Comparación con termoeléctricas de combustibles fósiles Dada la contabilización de emisiones en embalses hidroeléctricos, esta tecnología de aprovechamiento de fuente renovable de energía, además de ser cuestionada, puede ser comparada con centrales de generación a base de combustibles fósiles con la finalidad de exponer si en efecto existe ahorro de emisiones y mitigación del cambio climático (Fearnside, 2004) (Fearnside, 2015a). Así, en la literatura se señala por un lado que, muchas de las centrales hidroeléctricas con embalse superaron puntualmente y con creces, las emisiones de termoeléctricas de combustibles fósiles (Gráfico 41) (Tabla 30) (Dos Santos et al., 2004). Por otra parte, al menos en los primeros cuatro años una hidroeléctrica emitiría más GEI que la termoeléctrica fósil (ciclo combinado gas natural) más eficiente y menos contaminante (Delmas & Galy-Lacaux, 2001). La implementación de hidroeléctricas en Ecuador se ha justificado, además de su potencial, por la sustitución e independencia de recursos no renovables (gas natural y petróleo), disminuyendo así las emisiones a la atmósfera. Dentro del sistema de generación de energía eléctrica, se utiliza fuel oil 2 (diésel), 4 y 6 (bunker), y gas natural ya sea en ciclos de vapor, turbinas de gas, motores de combustión interna o ciclos combinados (CELEC-EP, 2017). Para determinar y comparar las emisiones y posibles ahorros, se homologó la hidroeléctrica Baba con centrales térmicas (CT) fósiles en términos de generación con la siguiente expresión (Rosa et al., 2002) (Demarty & Bastien, 2011): 𝐶𝑇𝐸=𝐺𝐻 ×𝐹𝐸 Ƞ Ec. 36 Siendo CTE las emisiones de la central térmica equivalente, kg CO2-eq/MWhe, GH la generación media anual de la hidroeléctrica, en MWh/año; FE el factor de emisión del combustible, kg Capítulo III: Análisis del ciclo de vida Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 115 CO2-eq/MWhf y Ƞ, la eficiencia de la central térmica. La comparación se la realizó con termoeléctricas de gas natural, diésel y fuel oil 4, éste último el de mayor contaminación. En el análisis y comparativa, también se incluyó la generación indirecta de Baba debido al trasvase que realiza (469 GWh/año). Los factores de emisión (FE) aplicados a cada combustible fueron: 195,46 kg CO2-eq/MWh (gas natural); 271,78 kg CO2-eq/MWh (fuel oil 4) y 263,86 kg CO2-eq/MWh (diésel) (MAE, 2013). En cuanto a las eficiencias de la central termoeléctrica (CT) se ha tomado 50% para una CT de gas natural (ciclo Brayton), 30% para una diésel (motor de combustión interna), 40% para una quemando fuel oil 4 (ciclo Rankine) y 58% para una de gas-vapor (ciclo combinado) (Hussy et al., 2014) (Demarty & Bastien, 2011). Como resultado, la hidroeléctrica Baba emitiría 332 y 122 kg CO2-eq/MWh menos que termoeléctricas a base de diésel y Fuel Oil 4; por el contrario, emitiría 221 kg CO2-eq/MWh más que una central de ciclo combinado (gas natural) (Tabla 31). En todo caso, si la compración se efectúase año a año, las emisiones globales anuales de la hidroeléctrica Baba son mayores que cualquiera de las termoeléctricas comparadas para los primeros 10 años. Si la comparación se la hiciese igualando el tiempo de vida útil, por ejemplo, 50 años, las emisiones de Baba serían de 808 kg CO2-eq/MWh, lo que se aproximaría a lo que se emite usando Fuel Oil 4. En este mismo contexto, la central de ciclo combinado emitiría 337 kg CO2-eq/MWh, asumiendo una bajada de eficiencia total del 3% para ésta última. No obstante, cabe recalcar que el origen de las emisiones es diferente. El beneficio de las hidroeléctricas es su alta eficiencia en la transformación de energía y su larga durabilidad. Para el caso particular de Baba, un beneficio agregado es su trasvase que permite un segundo aprovechamiento hidroeléctrico (439 GWh/año), lo que en consecuencia da lugar a menores emisiones por unidad de energía generada (150 kg CO2-eq/MWh, 600 GWh/año). En este caso, el ahorro de emisiones iría hasta los 0,44 Mt CO2-eq/año (Tabla 31). Central Generación GWh/año Emisiones kg CO2-eq/MWh Mt CO2-eq/año Baba 161 125,3 558A 0.09A n/a CC (gas natural) 337 0.05 0,04 Gas natural 391 0.06 0,05 Diésel 880 0.14 0,11 Fuel Oil 4 680 0.11 0,08 Mazar-Dudas 3,2 n/a 0,00 Baba 600 150B 0.09A Ciclo combinado 337 0.20 Gas natural 391 0.23 Diésel 880 0.53 Fuel Oil 4 680 0.41 APromedio para 100 años de vida útil determinado. BNo incluye emisiones asociadas de la segunda central. CC=ciclo combinado Tabla 31. Emisiones y comparaciones entre la Hidroeléctrica Baba y sus equivalentes en centrales térmicas. 3.6.4. Asignación de emisiones en la Central hidroeléctrica Baba La central de Baba es parte de un proyecto multipropósito por lo que las emisiones así como demás impactos al ambiente y ecosistemas deben ser asignados equitativamente de acuerdo a Capítulo III: Análisis del ciclo de vida 116 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica cada propósito o función. El embalse como tal además de crear una diferencia de altura y por ende energía potencial, funciona como infraestructura para proteger contra inundaciones y crecidas ya sea en época de lluvias o bien en presencia del fenómeno El Niño. De esta manera, los factores de asignación se establecieron en función de la demanda de agua y su distribución para las diferentes funciones o propósitos de ser el caso. Los factores de asignación (Fa) se obtuvieron a partir de la expresión, 𝐹𝑎=𝑉𝑝𝑖 𝑉𝑑 Ec. 37 Siendo Vp el volumen de agua de la función o propósito i, y Vd, el volumen total anual disponible. A excepción de la protección contra inundaciones, los demás propósitos del proyecto tienen asignado un determinado volumen de agua, por ejemplo, caudal ecológico, agua para sector agrícola, generación, etc. No obstante, parte de esos volúmenes se debe al agua regulada y desviada por canales para la generación y trasvase. De esa manera, el proyecto Baba efectúa la protección de inundaciones aguas abajo. Siguiendo el historial de caudales y los valores medio mensuales, se puede inferir que las inundaciones históricas se dan cuando los caudales sobrepasan el caudal medio anual en presencia de precipitaciones (para un periodo de 24 horas), es decir, en los 5 de los 6 meses que dura la época de lluvia, ya que todos los caudales por debajo de éste se dan en la época seca en la que no se registran inundaciones a excepción de cuando ha estado presente el fenómeno El Niño. Solamente en dicho periodo del año, la infraestructura (embalse) es útil contra inundaciones. El historial de caudales indica los valores medio mensuales, sin embargo, de acuerdo al registro, el caudal medio máximo instantáneo ha sido de 629,96 m3/s (± 232,15 m3/s) (RCG, 2007). En consecuencia con lo expuesto, se determinó el volumen de agua anual, que de no ser regulado, provocaría inundaciones, Vi, m3/año; 𝑉𝑖=∑(𝑄𝑚𝑗−𝑄𝑏)×3600×24×𝑛𝑝 Ec. 38 Siendo Qm es el caudal medio del mes j; Qb es el caudal base, determinado en 110 m3/s, y np, es el número de días promedio con precipitación, equivalente a 23 (INAMHI, 2012) en los que hay probabilidad de que ocurra una inundación. Como resultado, 831 hm3/año corresponden al volumen de agua controlado para evitar inundaciones aguas abajo del embalse. Dicho volumen es el que posteriormente se usa para generación eléctrica y trasvase. De los datos de Baba se sabe que se trasvasa 2773 hm3/año de los cuales 2484 hm3/año son usados para generación que representa el 89,58% de lo que se trasvasa. A partir de estos datos se determina el volumen expresamente destinado a generación de energía, GHEv: 𝐺𝐻𝐸𝑣=𝑉𝐺−(𝑉𝑖∗2484 2773) Ec. 39 Dónde VG es el volumen usado para generación, hm3/año. Se tiene como resultado que de media 1739,6 hm3/año están directamente destinados a generar energía. Aplicando la Ec. 37, Fa es igual a 0,5167 para la generación hidroeléctrica. Con este factor, las emisiones de la hidroeléctrica Baba son 288,3 kg CO2-eq/MWh. Considerando lo que se trasvasa, que implica un Capítulo III: Análisis del ciclo de vida Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 117 segundo aprovechamiento hidroenergético, Fa es de 0,5768. En este contexto, las emisiones por tanto son 86,5 kg CO2-eq/MWh. 3.6.5. Variabilidad de la generación e impacto en las emisiones 3.6.5.1. Factor de planta y mejor aprovechamiento hídrico Las emisiones estimadas (kg CO2-eq/MWh) pueden variar según el grado de aprovechamiento de la instalación. Un parámetro que mide tal efecto es el factor de planta (Fp) que indica la capacidad de utilización de la central en el tiempo (NRC, 2018) y se calcula dividiendo la energía generada (Ep) por la central entre la energía teórica a generar por año (Et): 𝐹𝑝=𝐸𝑝 𝐸𝑡 Ec. 40 Usualmente las centrales hidroeléctricas son diseñadas con factores de planta mayores al 50%, siendo un valor común de 65% (IRENA, 2012) (CELEC-EP, 2017). Sin embargo, Baba se construyó con un Fp de 44%. Si la central hubiese sido diseñada con 30 MW, 197,1 GWh/año y 75% de factor de planta (basado en 64,8 Wh/m3), las emisiones de la generación anual directa serían por tanto 235,6 kg CO2-eq/MWh considerando Fa (0,5167). Otra variabilidad en la generación, bajo el mismo diseño actual, hubiese sido la integración del volumen anual del extravasor (289 hm3) al volumen de generación, que con un promedio de 97 m3/s de caudal y una generación de 177 GWh/año aproximadamente, daría como resultado un factor de emisión de 292,4 kg CO2-eq/MWh de media para los 100 años de vida útil. Aunque más bajos y con mayor diferencia con las termoeléctricas fósiles, dichos factores de emisión serían aún de magnitudes significativas en comparación con otras fuentes renovables de energía. 3.6.5.2. Segundo aprovechamiento hidroeléctrico No obstante, el diseño particular de Baba permite incluir el efecto del trasvase de agua a otra cuenca con fines hidroeléctricos, tal y como se ve en la Tabla 31, al incluir la generación (indirecta) de la segunda central. Las emisiones se reducen drásticamente (150 kg CO2eq/MWh). A pesar de ello, dichas emisiones por unidad de energía es un valor bruto como se mencionó anteriormente, por lo que habría que contabilizar emisiones por construcción de la central y de las provenientes del embalse, vertedero, etc., como se ha hecho para el caso de Baba. De acuerdo a la literatura, el factor de emisión promedio para centrales con embalse es de 31 kg CO2-eq/MWh, considerando sólo la construcción. Por otra parte, en un reciente estudio se realizó estimaciones de emisiones de metano en diferentes embalses hidroeléctricos en Ecuador, entre esos, el embalse Daule-Peripa de 6000 hm3 de capacidad, donde se aloja la central Marcel Laniado Wind (M.L.W), que inicialmente contaba con una potencia de 130 MW (2 turbinas Francis de 65 MW) y que se extendió a 213 MW (3 turbinas Francis de 71 MW), y que actualmente tiene un factor de planta de 32%. Según el estudio, en el embalse de Daule-Peripa se estaría emitiendo 7181,3 toneladas de metano por año (Paucar et al., 2018) lo que es equivalente a 218912,4 toneladas de dióxido de carbono equivalentes (GWP100=28). Dado que el 33% del recurso hídrico (3500 hm3/año) está destinado para generación de 600 GWh/año, las emisiones de M.L.W serían: Capítulo III: Análisis del ciclo de vida 118 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 𝐸𝑚𝑖𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠𝑀𝐿𝑊=218912400 𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞 𝑎ñ𝑜 600000 𝑀𝑊ℎ 𝑎ñ𝑜 ×0,33=120,4𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞 𝑀𝑊ℎ Por asignación equitativa (33%). Sin embargo, debido a que el trasvase permite generar 439 GWh/año adicionales (1039 GWh/año en total), dichas emisiones se reducen a 69,5 kg CO2eq/MWh. De esta manera, M.L.W tiene a priori de base un factor de emisión de: 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑒𝑚𝑖𝑠𝑖ó𝑛𝑀𝐿𝑊=(31+69,5)𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞 𝑀𝑊ℎ=100,5 𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞 𝑀𝑊ℎ Sabiendo que la operación conjugada de las centrales Baba y M.L.W permite la generación promedio de 1200 GWh/año (Hidronación, 2014), el factor de emisión promedio resultante es: 𝐸𝑚𝑖𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠𝐵𝑎𝑏𝑎+𝑀𝐿𝑊=(558𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞 𝑀𝑊ℎ×0,5768)+100,5𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞 𝑀𝑊ℎ 2=211,2𝑘𝑔 𝐶𝑂2−𝑒𝑞 𝑀𝑊ℎ Con este nuevo factor de emisión, este proyecto de generación de energía eléctrica se desmarcaría aún más de las termoeléctricas más contaminantes, aunque estaría en el mismo orden de magnitud de una central de ciclo combinado (ver Tabla 31). Cabe indicar por una parte que las emisiones de M.L.W se han considerado como constantes, y por otra, dichas emisiones podrían ser aún mayores si se incluyesen en la contabilidad las emisiones faltantes de CO2 por difusión en el embalse de M.L.W, así como las de CO2 y CH4 provenientes de las turbinas, vertedero y río aguas abajo de la central, como se lo hizo para el caso de Baba. 3.6.5.3. Cambio climático De cara al futuro, las condiciones hidrológicas son muy inciertas sobre todo por los efectos del calentamiento global y cambio en las condiciones climáticas (IPCC, 2014), impactando directamente en la generación hidroeléctrica. La mayor parte de los ríos en Ecuador nacen en los glaciares de los volcanes y montañas, y su regresión supone inicialmente un caudal de deshielo mayor, pero un caudal menor en los ríos aguas abajo en pocos años hidrológicos. A ello se suma las inciertas variaciones de la precipitación. A través de un modelado de acopla hidrología y generación hidroeléctrica, Carvajal et al., (2017) determina el impacto del cambio climático sobre las principales cuencas hidrográficas de Ecuador, dónde se concentra el mayor potencial hidroenergético. Entre esas cuencas están las de Daule, dónde se localiza la central hidroeléctrica M.L.W, y Paute. Los autores analizan la incertidumbre de los caudales a futuro (2071-2100) con base en el periodo 1970-2000 y según el escenario RCP4.5 determinado por IPCC (2014). Dicho escenario es el más representativo de las condiciones futuras climáticas, así como también el de los 2°C por encima de los niveles pre-industriales para el 2100, temperatura límite que es el objetivo de las Naciones Unidas (Thomson et al., 2011) (Carvajal et al., 2017). Los resultados arrojados en su estudio indica que la generación en la central M.L.W variará entre -36% y +25% (SD, desviación estándar), siendo de media +5%. Por cuanto en la cuenca de Paute, la generación oscilará entre -52% y +46%, siendo de media 8%. Carvajal et al., (2017) también señalan que en el caso de +SD, el factor de planta puede alcanzar el 89%, sin embargo, en época seca, dicho factor puede caer a 0%, sobre todo en las centrales que poseen Capítulo III: Análisis del ciclo de vida Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 119 poca capacidad de regulación, siendo la excepción M.L.W, ya que tiene un embalse de gran volumen. Sabiendo que la central hidroeléctrica Baba y Mazar-Dudas se localizan en las cuencas de Daule y Paute respectivamente, las variaciones de generación previamente expuestas son aplicables a las dos centrales de estudio. De esta manera, con SD media, Baba tendría emisiones de 274,4 kg CO2-eq/MWh, siendo para –SD y +SD 450,6 Kg CO2-eq/MWh y 230,4 kg CO2-eq/MWh. Proyectando las emisiones de M.L.W tanto de su construcción como las del embalse (metano) antes mencionadas, la operación conjugada Baba+M.L.W daría como resultado SD media de 106,8 kg CO2-eq/MWh, siendo –SD y +SD iguales a 175,2 y 89,7,3 kg CO2eq/MWh. Por cuanto a la central Mazar-Dudas, la emisiones variarían entre 6,8 y 2,2 Kg CO2eq/MWh para –SD y + SD respectivamente, siendo SD media igual a 3 kg CO2-eq/MWh. Por consiguiente, el cambio climático favocería a Baba en un 5% y por el contrario, perjudicaría a Mazar-Dudas en un 8% aproximadamente. 3.7. Desde la perspectiva del recurso hídrico 3.7.1. Balance hídrico de la Central hidroeléctrica Baba La determinación del balance hídrico (Bh) anual de la hidroeléctrica Baba se realizó en base al flujo de entradas y salidas: 𝐵ℎ=∑𝐸−∑𝑆= (𝑄𝑟+𝑃)−(𝑄𝑒+𝑄𝑔+𝑄𝑥+𝐸𝑇𝑃) Ec. 41 Siendo las entradas el caudal del río (Qr), y la precipitación (P), y las salidas, el caudal ecológico (Qe), caudal de generación (Qg), caudal del extravasor (Qx) y la evapotranspiración (potencial) (ETP), todos expresados en hm3/año. De acuerdo a los reportes hídricos, el caudal medio mensual del río Quevedo es de 105,71 m3/s, con un volumen anual de 3333,67 hm3 (Boada & Rivera, 2015). Por otra parte, según el Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología de Ecuador, la precipitación promedio en la zona es de 3000 mm al año, es decir, 33 hm3 para un área de 1100 hectáreas que ocupa el embalse hidroeléctrico de Baba (INAMHI, 2017) p . En cuanto a las salidas, los informes de los estudios técnicos de la hidroeléctrica Baba se basaron en los caudales históricos del aforo previo, concluyendo un caudal ecológico base de 10 m3/s para satisfacer tanto la demanda a nivel de ecosistemas como la demanda del sector agroindustrial, que se divide en 1,57 y 2,14 m3/s para riego y agroindustria respectivamente (Hidronación, 2012). En época invernal, el río tendría aportaciones extra de agua a través del vertedero cuando ésta supere la cota máxima del embalse. Por tanto, el volumen anual de agua del caudal sobre la cuenca del río en cuestión corresponde a 394,3 hm3. La generación de energía eléctrica requerirá 2484 hm3 anuales para un promedio de 161 GWh/año q , mientras que se trasvasaría sin turbinar (Qx) solamente 289 hm3. Por último, está la evapotranspiración (ETP), proceso natural por el cual el agua se devuelve a la atmósfera por la evaporación del agua en el suelo y la transpiración de las plantas (Smith & Smith, 2007). Por el contrario, en p 1 mm = 1 lt/m2. q Factor de planta: 44%; 3833 hr/año. Capítulo VI: Sostenibilidad de la generación hidroeléctrica 222 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica Gráfico 74 Conceptualización base de sostenibilidad para las nuevas políticas hidroenergéticas Fuente: a partir de WCED, (1987), Daly & Farley, (2004) y Perreault et al., (2015) Un punto relevante es que para el primer caso (figura de la izquierda), el orden en que se ubiquen los 3 elementos (círculos) no implica alteración del resultado final. Sin embargo, el orden de los 3 elementos en el gráfico de la derecha es importante, ya que sin el elemento base (estructura biofísica, ecosistemas) los demás no es posible. De esta manera, se evidencia, un orden jerárquico en el que se fundamenta la economía ecológica: la economía es una parte de lo que se denomina el TODO, es decir, el planeta Tierra, al igual que la humanidad (sociedades), dentro de la cual está la actividad económica. Este enfoque claramente permite distinguir que se requiere mantener la estructura biofísica (biomas, ecosistemas) para en consecuencia sostener y satisfacer las necesidades básicas del ser humano a lo largo del tiempo. Por ultimo, cabe indicar que se indentifican dos tipos de sostenibilidad: la débil y la fuerte. La sostenibilidad débil, considera que el capital natural puede ser sustituido por el capital (industrial) producido por los seres humanos (medios de producción) (Martínez Alier, 1999). Por el contrario, la sostenibilidad fuerte indica que "el capital natural es, en mayor o menor medida, insustituible" (Romero & Linares, 2014). En general, la energía hidráulica y el resto de las energías renovables son una buena forma mitigar el cambio climático y de construir sociedades sostenibles. La valoración de la sostenibilidad de la generación de energía se puede dar en dos marcos: el comparativo y el cuantitativo. Con respecto al primero, los dos casos de centrales hidroeléctricas abordadas con seguridad son notoriamente más sostenbles que cualquier central de generación a base de combustibles fósiles. Por ejemplo, Mazar-Dudas tiene 3,2 kg CO2-eq/MWh de huella de carbono, mientras que una central de gas natural emite 490 kg CO2-eq/MWh (IHA, 2018). Otro punto de comparación es el EROI: 113 para la CHMD y 20 para la central de gas (Hall et al., 2014). Ciertamente, la CHB tiene un mayor factor de emisión que la central de gas, sin embargo, si se considerase más indicadores como PES, HH o ERC, Baba es más sostenible. Además, un punto clave y que inclina aún más la balanza es el recurso que se utiliza. En el marco comparativo con las energías renovables, la valoración de sostenibilidad se hace más complejo. La energía eólica (continental y marina) tiene una huella de carbono media de 14 kg CO2-eq/MWh (de 5 a 125 kg CO2-eq/MWh) y EROI 18 (Amponsah et al., 2014) (Fizaine & Court, 2015). Con respecto a esta fuente de energía renovable, la CHB emite mucho más carbono pero tiene mejor EROI (62). La valoración se puede hacer a través de un ratio EROI/ kg CO2-eq/MWh. De esta manera, la energía eólica tiene mejor ratio que la CHB: 1,28 frente a 0,21. Capítulo VI: Sostenibilidad de la generación hidroeléctrica Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 223 Por cada 1 kWh de energía eléctrica que se genera con paneles fotovoltaicos, se emiten >50 kg CO2-eq, siendo Mazar-Dudas mejor en este aspecto, sin embargo, habría que comparar las PES, que para el caso de la energía solar, correspondería a las originadas por la minería. Al final, mientras más indicadores, mejor será la valoración de sostenibilidad. Si reducimos la comparación entre ambos casos hidroeléctricos, se constata que se producen, en mayor o menor magnitud, más pérdidas e impactos negativos que los beneficios teóricos, conocimiento que ante el contexto actual, toma mayor importancia. Así, el conjunto de indicadores expuestos permiten tener una mejor visión del aprovechamiento hidroenergético. Algunos pueden tener más peso que otros, dependiendo de la localización del proyecto. Por ejemplo, la construcción de esquemas hidroeléctricos con embalses en la Amazonía implica no solo la pérdida de un sumidero y liberación de carbono, sino también la alteración del proceso ecológico y la perturbación del hábitat de la zona con mayor biodiversidad del planeta. Otro ejemplo es desarrollar proyectos hidroeléctricos en dónde hay estrés hídrico. Bajo esta condición, la huella hídrica tendría a priori mayor peso que otros indicadores. Por ello, el análisis de sostenibilidad (fuerte) debe llevarse a cabo contrastando con la realidad de cada zona o territorio, con toda la información pertinente respecto a los impactos ambientalesecológicos. Hidroeléctrica FE PES NAC HH BEN PEB EE EROI ERC CHB (+MLW) - - - - - - - - (+) - CHMD + + + + + + + + (-) + Tabla 65. Comparación de indicadores y valoración para las hidroeléctrica Baba y Mazar-Dudas. Los dos casos de estudio hidroeléctrico se ejecutaron a razón de que, primero, se aprovecharía una fuente renovable de energía y, segundo, reduciría consumo de combustibles fósiles y evitaría emisiones (teóricas brutas). No obstante, todos los proyectos hidroeléctricos de reciente construcción no han sido puestos en consideración para una comparativa integrada y completa bajo el enfoque de la sostenibilidad fuerte. Aquello hubiera permitido la construcción de proyectos con mejores resultados de índole medioambiental, económica y social. En cualquier caso, si tanto Baba como Mazar-Dudas se comparan según los indicadores determinados anteriormente, la valoración cualitativa y cuantitativa permite concluir que Mazar-Dudas presenta mayores ventajas. Como se observa en la Tabla 65, se ha valorado con símbolo positivo (+) aquella central que tiene mejor valoración cuantitativa entre los indicadores abarcados. Por lo tanto, como valoración general se señala que la hidroeléctrica Mazar-Dudas es significativamente más sostenible que la central hidroeléctrica Baba. En consecuencia, se puede inferir que los esquemas hidroeléctricos de agua fluyente con desviación se ajustan más a la sostenibilidad fuerte. Si extendemos el análisis, hay indicadores que son claves y que a priori tendrían mayor peso, y que servirían para una decisión final. Por ejemplo, Ecuador es un país rico en recursos hídricos, por ende, la huella hídrica tiene menor peso dentro de la valoración, aunque habría que analizar el impacto sobre el hábitat y la biodiversidad con respecto al consumo de agua. El factor de emisión, las pérdidas equivalentes de la biocapacidad y el EROI pueden ser los indicadores que inclinen la balanza hacia un proyecto u otro, en miras de mitigar el cambio Capítulo VI: Sostenibilidad de la generación hidroeléctrica 224 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica climático y enmarcarse dentro de la sostenibilidad. En el caso que los indicadores resulten numéricamente iguales, habría que optar por el rediseño del proyecto, o en su defecto, optar por nuevos posibles proyectos hidroenergéticos en conjunto con otros de energía renovable. Cabe argumentar primero, que los esquemas hidroeléctricos de agua fluyente, como es el caso de Mazar-Dudas, están hidrogeográficamente muy limitados por lo que se apuesta por centrales con embalse, ya que es más factible y viable la construcción de una infraestructura de hormigón que retenga agua y genere una energía potencial; y segundo, que el problema de las centrales con embalse estaría más en su múltiple y extendido desarrollo; es decir, en términos cuantitativos, habría mayores repercusiones sociales y ecológicas si se construyen 20 centrales hidroeléctricas en lugar de una, como sucede en la Amazonía brasileña. Dada la necesidad de sustituir la energía fósil para disminuir emisiones y mantener el crecimiento económico, el “boom” hidroeléctrico es ahora una amenaza para importantes ecosistemas y corredores de biodiversidad en el mundo (Randall Kahn et al., 2014) (Zarfl et al., 2015) (Winemille et al., 2016). La valoración de la sostenibilidad también se puede dar en el ámbito de lo cuantitativo. Aquello hace referencia a la cantidad de recurso explotado y a los límites biofísicos y se aplica de igual manera a las tecnologías de aprovechamiento de fuentes renovables de energía. En Ecuador se ha procurado cambiar la matriz energética (generación) a partir de la energía hidráulica con la finalidad de marcar distancia con los combustibles fósiles. No obstante, el problema se presenta cuando dicho cambio de la matriz energética implica la construcción de un sin número de centrales hidroeléctricas sobre las principales cuencia hidrográficas (ver Gráfico 23). Aquello acarrearía, además de la pérdida de ecosistema terrestre, la modificación e interrupción del flujo natural de agua lo que a su vez desencadería varios impactos a lo largo de la cuenca. Por lo tanto, la sostenibilidad (fuerte) no sólo pasa por la valoración individual de cada proyecto, sino también por la cantidad global total de proyectos que se podrían implementar. Para ello, habría que considerar por ejemplo, el potencial ecológico hidroeléctrico factible en lugar del tecnoeconómico factible. De manera muy general, se ha apostado por la generación hidroeléctrica en Ecuador porque es menos perjudicial que el uso de combustibles fósiles, no obstante, se ha pasado por alto la valoración y comparación entre proyectos hidroeléctricos y de energía renovable. Además, desde la perspectiva económica, los impactos ambientales-ecológicos han sido considerados como externalidades desde siempre, dándoles poca importancia, abordándose desde la sostenibilidad débil lo que implica que no se consideren los límites biofísicos (Daly & Farley, 2004). La humanidad depende de la Pachamama (Madre Tierra), y todo aquello que la afecte, perjudica directamente e indirectamente la vida de los seres humanos y su bienestar. Los futuros proyectos energéticos en general deberían implementarse bajo la sostenibilidad fuerte, de tal manera que mantenga y procure la integridad biofísica, con esquemas que sean armoniosos con los ecosistemas, i.e., nature-based solutions. Por ello, es necesario que las políticas (hidro) energéticas sean revisadas a fin de procurar un mejor aprovechamiento de las Capítulo VI: Sostenibilidad de la generación hidroeléctrica Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 225 fuentes renovables de energía con el menor impacto a los ecosistemas, y que promuevan la regeneración de éstos. 6.4. Nuevas políticas hidroenergéticas 6.4.1. Antecedentes y condiciones actuales A raíz del desarrollo sostenible y del cambio climático, las energías renovables han tomado mayor importancia en los últimos 18 años. Hasta finales del siglo XX, la implementación de la energía hidráulica estuvo enfocada principalmente a proveer de energía de bajo coste para satisfacer la creciente demanda de las sociedades (industriales). Sin embargo, con el aumento de la concentración de carbono en la atmósfera y los evidentes los efectos sobre el clima global, las políticas energéticas en muchos países se enfocaron en explotar los potenciales hidroenergéticos con la finalidad de sustituir los combustibles fósiles, reducir la contaminación y obtener energía definida como ilimitada. De ésta manera, se extendieron las facilidades para implementar centrales hidroeléctricas, que sumado a la disponibilidad de capitales públicos y privados, dio paso al boom hidroeléctrico (Zarfl et al., 2015) (Couto & D Olden, 2018). La energía hidráulica ha crecido a un ritmo del 4% en la última década. En el contexto político-energético, la energía hidráulica prometía un gran futuro. Sin embargo, importante daños e impactos a ecosistemas así como también a grupos sociales comenzaron a evidenciarse (Randall Kahn et al., 2014) (Gasparatos et al., 2017). Entre 1990 y 2000, varios estudios ya habían revelado las emisiones de dióxido de carbono y sobre todo de metano por parte de los embalses hidroeléctricos. Estudios recientes siguen aportando evidencias de aquello (Deshmukh et al., 2018). Los casos más relevantes son las hidroeléctricas construidas en zonas tropicales y Amazonía de Brasil (Rosa et al., 2004), para los cuales se evidenció que emitían iguales e incluso mayor cantidades de gases de efecto invernadero que una central termoeléctrica a base de combustible fósil (Dos Santos et al., 2004) (Demarty & Bastien, 2011). Aun así, la apuesta y desarrollo por la energía hidráulica no declinó. China, al depender del carbón y tener una alta contaminación atmósferica, ha aprovechado gran parte de su potencial hidroenergético, siendo el país con mayor potencia hidráulica instalada en el mundo. Si bien es cierto que el aprovechamiento de la energía hidráulica ha permitido en gran medida la sustitución de centrales fósiles y en consecuencia la reducción de contaminación atmosférica (SOx, NOx, CO), por otra parte, se han expuestos grandes efectos sobre los ecosistemas por parte de la mencionada fuente renovable de energía (Wang et al., 2010) (Intralawan et al., 2018). Las centrales hidroeléctricas están cambiado la geomorfología e hidrología de grandes cuencas en el mundo a través de su fragmentación, destruyendo hábitats, interrumpiendo la circulación de nutrientes, etc., (Timpe & Kaplan, 2017) (Forsberg et al., 2017) (Anderson et al., 2018). A ello se suma que los grandes proyectos hidroeléctricos con embalse, son muy costosos en términos absolutos, siendo mayores a otras fuente renovables de energía (Ansar et al., 2014) (Randall Kahn et al., 2014); generan grandes impactos sociales (Martínez & Castillo, 2016) (Kirchherr et al., 2016) y sus beneficios socioeconómicos son muy limitados en el tiempo (De Faria et al., 2017). Ante ello, el desarrollo de esta fuente de energía renovable Capítulo VI: Sostenibilidad de la generación hidroeléctrica 226 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica así como también sus políticas han sido parcialmente cuestionadas en el ámbito académico (Fearnside, 2002). A pesar de tener evidencias de los diferentes impactos ambientales, ecológicos y sociales, se ha mantenido una política hidroenergética desarrollista funcional al sistema industrial, bajo el argumento de la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, lucha contra el cambio climático y desarrollo. La evaluación del impacto ambiental (EIAs) y la obtención de permisos o licencias ambientales han sido elementos comunes en el desarrollo de proyectos hidroeléctricos. Debe señalarse, por un lado, que la evaluación aislada del estudio de impacto ambiental (EIA) para proyectos de energía renovable es insuficiente y limitada, lo que imposibilita ir por el camino de la sostenibilidad de cara al futuro, aún más por la falta de políticas energéticas coherentes, a diferentes escalas (Erlewein, 2013). De manera general, tanto los procedimientos administrativos como las exigencias de mayores criterios socioambientales y ecológicos no han sido notablemente modificados en el marco institucional, lo que ha dado lugar a que se siga recurriendo en perjuicios de ésta índole. 6.4.2. Hacia una política ecológica Es evidente la necesidad de nuevas políticas y planificación de la energía hidráulica, no solo bajo la era del cambio climático, sino que también con la visión de proteger los ecosistemas y grupos sociales (Pittock, 2010) (Tundisi et al., 2014). Para ello, es preciso que las políticas y planificación hidroenergética se haga en base a los principios por los que se rige la política y economía ecológica. La política ecológica, de carácter transdisciplinario, que tuvo origen en las ciencias sociales en conjunto con diferentes prácticas y acciones sociales, estudia y analiza la relación entre los factores políticos, sociales y económicos con los conflictos e impactos ambientales. De esta manera, la política ecológica procura una politización de los fenómenos y de los conflictos ambientales (Perreault et al., 2015) (Environment & Ecology, 2018), abarcando temas como justicia ambiental, equidad y derechos de la naturaleza. Un caso de ejemplo es el análisis de los conflictos socioambientales que han tenido lugar en Colombia por el desarrollo de centrales hidroeléctricas, en el que se ha disputado la propiedad, uso y manejo del territorio entre las partes involucradas (inversores privados y comunidades rurales) (Martínez & Castillo, 2016). La implementación de políticas energéticas y para este caso en particular, hidroenergéticas, debe estar amparado por un marco jurídico. A fin de exponer lineamientos para las nuevas políticas ecológicas hidroenergéticas a escala local, se hizo base en la Constitución (2008) de Ecuador. La Tabla 66 recoge los principales artículos que están alineados con los fundamentos y prácticas de la política ecológica, de los cuales cabe resaltar los derechos de la naturaleza y el buen vivir (sumak kawsay). En este contexto, considerando los resultados obtenidos en el presente trabajo, se propone considerar los siguientes puntos en las nuevas políticas hidroenergéticas, las cuales se dividen en dos grupos: las restrictivas y las de aprovechamiento y regeneración ecológica. Capítulo VI: Sostenibilidad de la generación hidroeléctrica Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 227 6.4.2.1. Políticas restrictivas -Establecer nuevos requerimientos para el otorgamiento de la licencia ambiental, tales como la evaluación ecológica, el análisis del ciclo de vida, así como su balance, tanto el lugar en cuestión como aquellos lugares donde se realiza la explotación de recursos naturales. -Prohibir la construcción de nuevas centrales hidroeléctricas con embalses, sobre todo en zonas de la Amazonía y dónde existan impactos a comunidades locales. De esa manera, se contribuirá con la mitigación del cambio climático y se evitarán conflictos socioambientales. -Prohibir el desarrollo exclusivo de proyectos hidroeléctricos para en beneficio del desarrollo de proyectos mineros y petroleros. -Establecer un mínimo de indicadores base para el desarrollo de nuevos proyectos -Determinar un límite del coste ecológico de generación que puedan tener los los proyectos hidroeléctricos. -Limitar el aprovechamiento hidroenergético en cascada, que afecte a una misma cuenca. -Se desarrollaran proyectos solo si no existiesen conflictos hídricos con otros sectores o áreas relacionadas con la satisfacción de necesidades básicas 6.4.2.2. Políticas de aprovechamiento y regeneración ecológica -Procurar mejoras de diseño que permitan a largo plazo recuperar los ecosistemas afectados y su biodiversidad en armonía con la obtención de energía, haciendo uso del conocimiento y de las tecnologías actuales. -Implementar tecnologías en las centrales hidroeléctricas ya existentes que permitan mejorar las condiciones de la biodiversidad acuática, de ser el caso. -Identificar los beneficios sociales directos que tendrá el proyecto, en función del uso de la energía. -Los proyectos hidroeléctricos de agua fluyente con interposición y desviación deberán diseñarse haciendo uso de los procesos y funciones ecológicas, al mismo tiempo que se regenere (si aplica) el ecosistema. -Promover la restauración de bosques del área equivalente en compensación al área ocupada por las instalaciones de los nuevos proyectos. -Establecer el nuevo potencial ecológicamente aprovechable -Complementar el aprovechamiento hidroenergético con otras fuentes renovables de energía. Título Artículo Texto II Derechos Derechos al buen vivir 12 El derecho humano al agua es fundamental e irrenunciable. El agua constituye patrimonio nacional estratégico de uso público, inalienable, imprescriptible, inembargable y esencial para la vida. 14 Se reconoce el derecho de la población a vivir en un ambiente sano y ecológicamente equilibrado, que garantice la sostenibilidad y el buen vivir, sumak kawsay. Se declara de interés público la preservación del Capítulo VI: Sostenibilidad de la generación hidroeléctrica 228 Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica ambiente, conservación de los ecosistemas, la biodiversidad, la prevención del daño ambiental y la recuperación de los espacios degradados. Derechos de la naturaleza 71 La naturaleza o Pacha Mama, donde se reproduce y realiza la vida, tiene derecho a que se respete integralmente su existencia y el mantenimiento y regeneración de sus ciclos vitales, estructura, funciones y procesos evolutivos. 72 La naturaleza tiene derecho a la restauración. Esta restauración será independiente de la obligación que tienen el Estado y las personas naturales o jurídicas de indemnizar a los individuos y colectivos que dependan de los sistemas naturales afectados. 73 EI Estado aplicará medidas de precaución y restricción para las actividades que puedan conducir a la extinción de especies, la destrucción de ecosistemas o la alteración permanente de los ciclos naturales. Las personas, comunidades, pueblos y nacionalidades tendrán derecho a beneficiarse del ambiente y de las riquezas naturales que les permitan el buen vivir. VII Régimen del buen vivir Biodiversidad y recursos naturales 395 El Estado garantizará un modelo sustentable de desarrollo, ambientalmente equilibrado y respetuoso de la diversidad cultural, que conserve la biodiversidad y la capacidad de regeneración natural de los ecosistemas, y asegure la satisfacción de las necesidades de las generaciones presentes y futuras. 396 El Estado adoptará las políticas y medidas oportunas que eviten los impactos ambientales negativos, cuando exista certidumbre de daño. En caso de duda sobre el impacto ambiental de alguna acción u omisión, aunque no exista evidencia científica del daño, el Estado adoptará medidas protectoras eficaces y oportunas. 400 Se declara de interés público la conservación de la biodiversidad y todos sus componentes. 404 El patrimonio natural del Ecuador único e invaluable comprende, entre otras, las formaciones físicas, biológicas y geológicas cuyo valor desde el punto de vista ambiental, científico, cultural o paisajístico exige su protección, conservación, recuperación y promoción. 411 La sustentabilidad de los ecosistemas y el consumo humano serán prioritarios en el uso y aprovechamiento del agua. 413 El Estado promoverá la eficiencia energética, el desarrollo y uso de prácticas y tecnologías ambientalmente limpias y sanas, así como de energías renovables, diversificadas, de bajo impacto y que no pongan en riesgo la soberanía alimentaria, el equilibrio ecológico de los ecosistemas ni el derecho al agua. 414 El Estado adoptará medidas adecuadas y transversales para la mitigación del cambio climático, mediante la limitación de las emisiones de gases de efecto invernadero, de la deforestación y de la contaminación atmosférica; tomará medidas para la conservación de los bosques y la vegetación, y protegerá a la población en riesgo. Tabla 66. Principales artículos de la Constitución 2008 de Ecuador vinculados a la política ecológica 6.5. Resumen y conclusiones Tras la determinación del balance neto ecológico-ambiental en el capítulo anterior, se llevó a cabo un análisis de sostenibilidad de ambos casos de estudio hidroeléctrico. Para ello, y para una mejor comprensión, se representó en términos de recursos renovables y no renovables el impacto de cada central hidroeléctrica. En este contexto, a partir del ΔBEN, las pérdidas de la central hidroeléctrica Baba son equivalentes al 4% de la biocapacidad del país (PEB), es decir, 1,03E-02 gha/persona. Ya con el segundo aprovechamiento hidroeléctrico de M.L.W, las PEB Capítulo VI: Sostenibilidad de la generación hidroeléctrica Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 229 resultaron en 3,47E-03 gha/persona (1,3%). Para Mazar-Dudas, el resultado fue de 0,2% y 4,74E-04 gha/persona, siendo la biocapacidad en Ecuador de 0,2588 gha/persona. Por otra parte, se analizó el impacto de la generación hidroeléctrica en el marco energético-exergético, para lo cual se consideró el EROI y el ERC. Así, la hidroeléctrica Baba obtuvo un EROI de 62:1 en primera instancia, pero que mejora a 233:1 por el segundo aprovechamiento hidroeléctrico. Las referencias del caso indican que el EROI de la energía hidráulica está en el orden de 50. Con respecto al ERC, sus resultados fueron 18250 TJ, con un ratio de 0,31 GWhEx/GWhelec. Incluyendo el segundo aprovechamiento hidroeléctrico, es valor es 0,08 TJEx/GWhelec para la generación directa (161 GWh/año) y total (600 GWh/año) respectivamente. Por cuanto a la hidroeléctrica Mazar-Dudas, su EROI resultó en 113:1 y su ERC en 0,19 GWhEx/GWhelec. Acompañado de estos resultados y en conjunto con los previamente expuestos (indicadores), se evaluó la sostenibilidad de ambas centrales dentro del enfoque abarcado, a lo que se añadió como información extra los beneficios socioeconómicos teóricos determinados para cada proyecto, como el ahorro de importación de derivados de petróleo. En términos cuantitativos, se concluye que la central de agua fluyente Mazar-Dudas es más sostenible que la central con embalse Baba, esto a pesar del beneficio que aporta el segundo aprovechamiento hidroeléctrico que mejora los valores de EROI y ERC. De esta manera, Mazar-Dudas supera a Baba en loss 9 indicadores expuestos. A ello se suma el hecho de que el balance neto ecológico-ambiental determinado resultó en pérdidas mayores a los beneficios teóricos socioeconómicos del proyecto Baba, en términos monetarios, por lo que el proyecto trae consigo a priori más perjuicios que beneficios. Sin embargo, existen beneficios técnicos (regulación eléctrica) que no han sido incluídos en la contabilidad global total. Finalmente, para los proyectos de generación como el de Baba, que forma parte de un proyecto multipropósito, deben considerarse aquellos valores-indicadores resultantes del aprovechamiento hidroenergético directo si se quiere llevar a cabo una comparación justa con otros proyectos hidroenergéticos como de aprovechamiento de otras fuentes de energías renovables. No es usual que los proyectos de esas características tengan un doble aprovechamiento hidroenergético a partir de un trasvase. Sin embargo, dadas las particularidades de Baba, se han expuestos tanto los valores de la generación hidroeléctrica directa como aquellos en función de la generación total, con fines ilustrativos. Ante lo expuesto, Mazar-Dudas supera a Baba en los 9 indicadores abarcados. 230 “El hombre es la especie más insensata; venera a un Dios invisible y masacra a una Naturaleza visble, sin saber que esta Naturaleza que él masacra es ese Dios invisible que él venera” Hubert Reeves Capítulo VII: Síntesis, aportaciones y perspectivas Metod. para la determinación del desempeño ambiental neto de la g. hidroeléctrica 231 C ap í tulo VII Sí ntesis, aportacione s y perspectivas 7.1. Síntesis 7.1.1. Capítulo I y II Ante el cambio climático, los recursos finitos y la creciente demanda de energía, las energías renovables las energías renovables apuntan a reemplezar a los combustibles fósiles, a fin de procurar sociedades más sostenibles. En este contexto, la energía hidráulica, que históricamente ha sido aprovechada con varios fines, juega un rol importante, al ser la base del cambio de la matriz energética mundial. Con 1267 GW instalados y una generación de 4185 TWh, es líder de las energías renovables, aportando el 17% de la electricidad renovable. A pesar de su extendido aprovechamiento, aun queda un alto potencial por explotar. En Ecuador, el potencial hidroenergético tecnoeconómico aprovechable es de 21 GW, de los cuanles sólo se había explotado el 10%. Sin embargo, tras nuevas políticas públicas, el desarrollo hidroeléctrico tuvo un importante auge en los últimos 10 años, lo que permitió duplicar la potencia hidroeléctrica, alcanzando los 4,5 GW. El objetivo es que el 90% de la electricidad que se demanda a nivel nacional sea suministrada por la energía hidráulica. En el marco ambiental-ecológico, la generación hidroeléctrica ha sido ampliamente evaluada, por medio de los métodos existentes. El statu quo releva efectos e impactos importantes en el mundo natural lo que ha motivado a realizar este trabajo, a fin de comprender de mejor manera de cómo el aprovechamiento de la energía hidráulica se comporta con el entorno natural, sus condiciones y cuáles serían sus limitaciones de cara al futuro. En este contexto, el statu quo también revela principalmente un desconocimiento del desempeño ambiental neto del aprovechamiento de la energía hidráulica, en consecuencia, el objetivo de este trabajo ha sido determinar una metodología que permita conocer el desempeño neto ambiental de la generación hidroeléctrica. A fin de llevar a cabo la metodología, se escogieron dos esquemas hidroeléctricos diferentes como casos de estudio, localizados en Ecuador. Uno de los esquemas es de regulación con interposición (embalse), con una potencia instalada de 42 MW. El otro esquema, es de agua fluyente con desviación, con 21 MW. Ambos proyectos se han construido recientemente y se localizan en la costa y sierra ecuatoriana respectivamente. 7.1.2. Capítulo III En este capítulo se ha realizado un análisis del ciclo de vida de dos casos de estudio de centrales hidroeléctricas, Baba y Mazar-Dudas, con embalse y de agua fluyente respectivamente. Para la realización de este análisis se determinaron en primer lugar, la 238 239 Bibliografía Abbaspour, K.C., 1991. A comparison of different methods of estimating energy‐limited evapotranspiration in the peace river region of British Columbia. Atmosphere-Ocean, 29(4), pp.686-98. DOI: 10.1080/07055900.1991.9649425. Abril, G. et al., 2005. Carbon dioxide and methane emissions and the carbon budget of a 10year old tropical reservoir (Petit Saut, French Guiana). Global Biogeochemical Cycles, 19(4), p.GB4007. doi:10.1029/2005GB002457. Abril, G., Parize, M., Pérez, M.A.P. & Filizola, N., 2013. Wood decomposition in Amazonian hydropower reservoirs: An additional source of greenhouse gases. Journal of South American Earth Sciences, 44(1), pp.107-07. http://dx.doi.org/10.1016/j.jsames.2012.11.007. ACCESS, 2014. Project no. 265863 Calculation of fuel consumption per mile for various ship types and ice conditions in past, present and in future. Project report. Paris: Arctic Climate Change, Economy and Society. Achieng Ogola, P.F., 2007. Environmental impact assessment general procedures. Course presentation. Naivasha: Kenya Electricity Generating Company Ltd. Short Course II on Surface Exploration for Geothermal Resources. ADELCA, 2017. Productos. [Online] Available at: http://www.adelca.com/productos.php#trefilados [Accessed 22 agosto 2017]. Aden, N., Marty, A. & Muller, M., 2010. Comparative Life-cycle Assessment of Non-fossil Electricity Generation Technologies: China 2030 Scenario Analysis. Porject report: Civil systems and the enviroment. California: University of California. AEBE, 2017. Estadisticas. [Online] Available at: http://www.aebe.com.ec/estadisticas/ [Accessed 7 Octubre 2017]. Aengenheyster, M., Feng, Q.Y., van der Ploeg, F. & Dijkstra, H.A., 2018. The point of no return for climate action: effects of climate uncertainty and risk tolerance. Earth Syst. Dynam, 9, pp.1085 - 1095. https://doi.org/10.5194/esd-9-1085-2018. AENOR, 2006. Gestión ambiental. Análisis del ciclo de vida, requisitos y directrices. (ISO 14044:2006). Normativa. Madrid: AENOR Asociación Española de Normalización y Certificación. AG, 2011. Topics - Science & Environment. [Online] Available at: http://www.australiangeographic.com.au/topics/science-environment/2011/01/to-dam-ornot-to-dam [Accessed 26 Febrero 2018]. Aguilar-Støen, M. & Hirsch, C., 2017. Bottom-up responses to environmental and social impact assessments: A cae study from Guatemala. Environmental Impact Assessment Review, (62), pp.225-32. http://dx.doi.org/10.1016/j.eiar.2016.08.003. Aguilera Hintelholher, R.M., 2013. Identidad y diferenciación entre método y metodología. Estudios Políticos, 9(28), pp.81-103. 240 Ali, S.A., Aadhar, S., Shah, H.L. & Mishra, V., 2018. Projected Increase in Hydropower Production in India under Climate Change. Scientific Reports, 8(1), p.12450. https://doi.org/10.1038/s41598-018-30489-4. Allan, J.D., 1995. Stream ecology—structure and function of running waters. London: Chapman & Hall. DOI: 10.1002/aqc.3270050209. Almeida, R.M. et al., 2016. High primary production contrasts with intense carbon emission in a eutrophic tropical reservoir. Frontiers in microbiology, 7, p.717. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.00717. Alvarez, S., Carballo-Penela, A., Mateo-Mantecón, I. & Rubio, A., 2016. Strengths-WeaknessesOpportunities-Threats analysis of carbon footprint indicator and derived recommendations. Journal of Cleaner Production, (121), pp.238-47. http://dx.doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.02.028. Amarasinghe, U.A. & Smakhtin, V., 2014. Water productivity and water footprint: misguided concepts or useful tools in water management and policy? Water International, 39(7), pp.1000-17. http://dx.doi.org/10.1080/02508060.2015.986631. Amponsah, N.Y. et al., 2014. Greenhouse gas emissions from renewable energy sources: A review of life cycle considerations. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 39(1), pp.46175. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.07.087. Anderson, E.P. et al., 2018. Fragmentation of Andes-to-Amazon connectivity by hydropower dams. Science Advances, 4(1), p.eaao1642. ANDES, 2012a. Agencia Pública de Noticias del Ecuador y Suramérica. [Online] Available at: http://www.andes.info.ec/es/noticias/ecuador-inaugura-megaproyecto-multiproposito-choneobra-postergada-cuatro-decadas.html [Accessed 28 Diciembre 2016]. ANDES, 2012b. Agencia Pública de noticias del Ecuador y Suramérica. [Online] Available at: http://www.andes.info.ec/es/noticias/zoologico-quito-atraviesa-crisis-economica-ponepeligro-animales.html-0 [Accessed 25 Junio 2017]. ANEEL, 2009. ISBN: 978-85-87491-10-7 Atlas de energia elétrica do Brasil. Brasilia: Agência Nacional de Energia Elétrica. Ansar, A., Flyvbjerg, B., Budzier, A. & Lunn, D., 2014. Should we build more large dams? The actual costs of hydropower megaprojec tdevelopment. Energy Policy, 69, pp.43-56. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2013.10.069. Antón Vallejo, M.A., 2004. ISBN: 8468867322 Utilización del Análisis del ciclo de vida en la evaluación del impacto ambiental del cultivo bajo invernadero mediterráneo. Tesis doctoral. Barcelona: Universitat Politécnica de Catalunya. http://hdl.handle.net/10803/6827. ARCONEL, 2014. Estadística del sector eléctrico ecuatoriano. Informe estadístico. Quito: Ministerio de Electricidad y Energías Renovables - Agencia de Regulación y Control de Electricidad. 241 ARCONEL, 2016. Estadística anual y multianual del Sector Eléctrico Ecuatoriano. Informe estadístico. Quito: Agencia de regulación y Control de Electricidad. ARCONEL, 2017. Agencia de Regulación y Control de Electricidad del Ecuador. [Online] Available at: http://www.regulacionelectrica.gob.ec/regulaciones/ [Accessed 12 Enero 2017]. ARCONEL, 2018a. Balance Nacional de energía - Diciembre 2017. Informe técnico. Quito: Agencia de Regulación y Control de Electricidad. http://www.regulacionelectrica.gob.ec/estadistica-del-sector-electrico/balance-nacional/. ARCONEL, 2018b. Estadísticas del sector eléctrico - Precios Medios. [Online] Available at: http://www.regulacionelectrica.gob.ec/estadistica-del-sector-electrico/clientes-de-suministroanual/ [Accessed 7 Marzo 2018]. Asamblea Constituyente, E., 2008. Registro Oficial No. 449 - 20 de octubre de 2008 Constitución de la República del Ecuador. Montecristi: Asamblea Nacional - República del Ecuador. Asdrubali, F., Baldinelli, G., D’Alessandro, F. & Scrucca, F., 2015. Life cycle assessment of electricity production from renewable energies: Review and results harmonization. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 42(1), pp.1113-22. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.10.082. ASTEC, 2010. Esquemas hidroeléctricos Dudas-Alazán-San Antonio. Implantación técnica. Azogues: Hidroazogues, CELEC EP. Atilgan, B. & Azapagic, A., 2016. Renewable electricity in Turkey: Life cycle environmental impacts. Renewable Energy, 89, pp.649-57. https://doi.org/10.1016/j.renene.2015.11.082. Auerbach, D.A. et al., 2014. Beyond the concrete: Accounting for ecosystem services for freeflowing rivers. Ecosystem Services, 10, pp.1-5. http://dx.doi.org/10.1016/j.ecoser.2014.07.005. AVEBIOM, 2016. Índice de precio de la astilla, hueso de aceituna y pellets de madera. Reporte técnico. Valladolid: Asociasión Española de Valorización Energética de la Biomasa. Bakken, T.H., Killingtveit, Å. & Alfredsen, K., 2017. The Water Footprint of Hydropower Production—State of the Art and Methodological Challenges. Global Challenges, 1(5), p.1600018. DOI: 10.1002/gch2.201600018. Bakken, T.H. et al., 2016. The life-cycle water footprint of two hydropower projects in Norway. Journal of Cleaner Production, 113, pp.241-50. http://dx.doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.12.036. Bamrah, 2018. Damghan Reservoir Dam. [Online] Available at: http://www.bamrahco.com/en_US/pages/page/Damghan_Reservoir_Dam [Accessed 25 Febrero 2018]. Barker, T. et al., 2011. Biodiversity, ecosystems and ecosystem services. In P. Kumar, ed. The Economics of Ecosystems and Biodiversity: Ecological and Economic Foundations. Earthscan, London and Washington: Routledge - Taylor & Francis Group. Ch. 2. p.456. 242 Barros, N. et al., 2011. Carbon emission from hydroelectric reservoirs linked to reservoir age and latitude. Nature Geoscience, 4, pp.593–96. DOI: 10.1038/NGEO1211. Beegle, K.L.C.A.D.a.I.G.-d., 2016. Poverty in a Rising Africa. Washington, DC: World Bank Group. DOI: 10.1596/978-1-4648-0723-7. Benintende, M.C., De Battista, J.J. & Benintende, S.M., 2008. Estimación del aporte de nitrógeno del suelo para la fertilización racional de cultivos. Ciencia, Docencia y Tecnología, (37), pp.141-74. Berchin, I.I. et al., 2015. Energy production and sustainability: A study of Belo Monte hydroelectric power plant. Natural Resources Forum, (39), pp.224-37. DOI: 10.1111/14778947.12085. Berga, L., 2016. The Role of Hydropower in Climate Change Mitigation and Adaptation: A Review. Engineering, 2, pp.313-18. http://dx.doi.org/10.1016/J.ENG.2016.03.004. Bernardo Yoshioka, J.W. et al., 2017. A method for the assessment of long-term changes in carbon stock. Ambio, 46(5), pp.566-77. https://doi.org/10.1007/s13280-016-0874-6. Bhagtani, N., 2008. A better tool for environmental decision making: Comparing MCDA with CBA. master thesis. Norwich: University of East Anglia. Master of Science. Bialystocki, N. & Konovessis, D., 2016. On the estimation of ship’s fuel consumption and speed curve: A statistical approach. Journal of Ocean Engineering and Science, 1(1), pp.157-66. http://dx.doi.org/10.1016/j.joes.2016.02.001. Bidoglio, G., Berger, M. & Finkbeiner, M., 2018. An environmental assessment of small hydropower in India: the real costs of dams’ construction under a life cycle perspective. Int J Life Cycle Assess, pp.1-22. https://doi.org/10.1007/s11367-018-1458-4. Bishoyi, D. & Sudhakara, K., 2017. Modeling and performance simulation of 100 MW PTC based solar thermal power plant in Udaipur India. Case Studies in Thermal Engineering, 10, pp.216-26. http://dx.doi.org/10.1016/j.csite.2017.05.005. Bithas, K. & Kalimeris, P., 2016. A Brief History of Energy Use in Human Societies. In Bithas, K. Revisiting the Energy-Development Link: Evidence from the 20th Century for Knowledge-based and Developing Economies. First edition ed. Springer International Publishing. pp.5-10. DOI 10.1007/978-3-319-20732-2_2. Blanco, R., 2013. Cálculo y diseño del servicio de trasiego de combustible en un buque petrolero/químiquero. Trabajo de fin de grado. Santander: Universidad de Cantabria. Blanco, C.F., Marqués, A. & van Bodegom, P.M., 2018. An integrated framework to assess impacts on ecosystem services in LCA demonstrated by a case study of mining in Chile. Ecosystem Services, 30 (Part B), pp.211-19. https://doi.org/10.1016/j.ecoser.2017.11.011. Bleichrodt, H. & Quiggin, J., 1999. Life-cycle preferences over consumption and health: when is cost-effectiveness analysis equivalent to cost–benefit analysis? Journal of Health Economics, 18(6), pp.681-708. https://doi.org/10.1016/S0167-6296(99)00014-4. 243 Boada, M. & Rivera, J., 2015. Detalles e información técnica de la contrucción, operación y mantenimiento de la Central Hidroeléctrica Baba. Documentación técnica. Buena Fé: Hidronación - CELEC EP. Boardman, A.E., Greenberg, D.H., Vining, A.R. & Weimer, D.L., 2011. Cost-Benefit Analysis. Concepts and Practice. 4th ed. Boston: Prentice Hall - Pearson. Boithias, L. et al., 2016. Analysis of the uncertainty in the monetary valuation of ecosystem services-A case study at the river basin scale. Science of the Total Environment, 543(Part A), pp.683-90. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.11.066. Botelho, A. et al., 2017. Assessment of the environmental impacts associated with hydropower. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 70(1), pp.896-904. Boyd, J. & Banzhaf, S., 2007. What are ecosystem services? The need for standardized environmental accounting units. Ecological Economics, 63(2-3), pp.616-26. doi:10.1016/j.ecolecon.2007.01.002. BP, 2018. BP Statistical Review of World Energy. London. 67th edition. BP-plc, 2012. Statistical Review of World Energy. Technical report. London. Briones Hidrovo, G., 2015. El Sujeto Naturaleza: Rrepresentación y efectivización jurídica de sus Derechos Constitucionales en Ecuador. Programa de Maestría en Derecho con orientación en Derecho Ambiental. Buenos Aires, Argentina: Universida de Palermo. Brown, T.C., Bergstrom, J.C. & Loomis, J.B., 2007. Defining, valuing, and providing ecosystem goods and services. Natural Resources Journal, 47(2), pp.329-76. Bruel, A., Troussier, N., Guillaume, B. & Sirina, N., 2016. Considering Ecosystem Services in Life Cycle Assessment to Evaluate Environmental Externalities. Procedia Conference on Life Cycle Engineering, 48, pp.382-87. doi: 10.1016/j.procir.2016.03.143. Bunn, S. & Arthington, A., 2002. Basic Principles and Ecological Consequences of Altered Flow Regimes for Aquatic Biodiversity. Environmental Management, 30(4). DOI: 10.1007/s00267002-2737-0. Buñay, F. & Pérez, F., 2012. Comparación de los costos de producción de energía eléctrica para diferentes tecnologías en el Ecuador. Tesis de grado. Cuenca: Universidad de Cuenca. Burke, M., Hsiang, S.M. & Miguel, E., 2015. Global non-linear effect of temperature on economic production. Nature, 00, p.00. Letter research. doi:10.1038/nature15725. CAF, 2016. Noticias. [Online] Available at: https://www.caf.com/es/actualidad/noticias/2001/03/prestamos-por-us$107-millonesaprobo-la-caf-para-ecuador [Accessed 27 diciembre 2016]. Cajas, D., 2010. Caracterización de la carga de sedimentos en suspención en la microcuenca del río Tabacay. Tesis de grado. Cuenca: Universidad de Cuenca. 244 Canadahydro, 2017. Facts - Canadian Hydropower Association. [Online] Available at: https://canadahydro.ca/facts/ [Accessed 3 Agosto 2017]. Canter, L., 1983. Methods for environmental impact assessment: Theory and application. Oklahoma: National Center for Ground Water Research - University of Oklahoma. Canter, L., 1996. Environmental Impact Assessment. Second edition ed. Oklahoma: McGrawHill. ISBN-10: 0070097674. Carbon Trust, 2006. Carbon Footprints in the supply chain: the next step for business. London. Report number CTC616. Cardinale, B.J. et al., 2012. Biodiversity loss and its impact on humanity. Nature, 486, pp.59-67. doi:10.1038/nature11148. Carvajal, P., Anandarajah, G., Mulugetta, Y. & Dessens, O., 2017. Assessing uncertainty of climate change impacts on long-term hydropower generation using the CMIP5 ensemble—the case of Ecuador. Climatic Change, 611, pp.611-24. DOI 10.1007/s10584-017-2055-4. Castello, L. & Macedo, M.N., 2016. Large-scale degradation of Amazonian freshwater ecosystems. Global Change Biology, 22, pp.990–1007. doi: 10.1111/gcb.13173. Castro, M., 2011. ISBN: 978-9942-9998-5-6 Hacia una Matriz Energética Diversificada en Ecuador. Reporte de investigación. Quito: Centro Ecuatoriano de Derecho Ambiental (CEDA). Caterpillar, 2000. SSBD0341 Manual de rendimiento. Manual técnico. Illinois: Caterpillar Inc. Edición 31. CBD, 2010. ISBN-92-9225-220-8 Global Biodiversity Outlook 3. Montréal: Convention on Biological Diversity. CELEC-EP, 2017. Corporación Eléctrica del Ecuador. [Online] Available at: https://www.celec.gob.ec/ [Accessed 3 agosto 2017]. CEPSA, C.E.d.P.S.A.U., 2015. Detalles técnicos aceite hidraúlico ISO -VG 46. Técnico. Madrid: CEPSA CEPSA. Chamorro Gutierrez, J., 2010. Generación eléctrica en plantas diésel. Asociasión de Ingenieros de del ICAI, pp.59-62. Chandel, M., Agrawal, G.D., Mathur, S. & Mathur, A., 2014. Techno-economic analysis of solar photovoltaic power plantfor garment zone of Jaipur city. Case Studies in Thermal Engineering, 2, pp.1-7. https://doi.org/10.1016/j.csite.2013.10.002. Chaudhary, A., Verones, F., de Baan, L. & Hellweg, S., 2015. Quantifying Land Use Impacts on Biodiversity: Combining Species–Area Models and Vulnerability Indicators. Environ. Sci. Technol., 49(16), pp.9987–95. DOI: 10.1021/acs.est.5b02507. Cherné, J. & González, A., 2000. Movimientos de Tierras. Asignatura Construcciones industriales. Santander: GIDAI - Universidad de Cantabria. 245 CNA, 2017. Cámara Nacional de Acuacultura. [Online] Available at: http://www.cnaecuador.com/ [Accessed 2 Julio 2017]. CocaCodoSinclair-EP, 2015. Galeria. [Online] (1.0) Available at: https://www.celec.gob.ec/cocacodosinclair/index.php [Accessed 21 Febrero 2018]. CocaCodoSinclar, E., 2018. Responsabilidad Social. [Online] Available at: https://www.celec.gob.ec/cocacodosinclair/index.php/2015-09-07-17-45-09/footers/cocacodo-sinclair2/responsabilidad-social [Accessed 10 Marzo 2018]. Coelho, D.C. et al., 2017. Comparison of the water footprint of two hydropower plants in the Tocantins River Basin of Brazil. Journal of Cleaner Production, 153, pp.164-75. http://dx.doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.03.088. Conca, J., 2015. Energy > EROI -- A Tool To Predict The Best Energy Mix. [Online] Available at: https://www.forbes.com/sites/jamesconca/2015/02/11/eroi-a-tool-to-predict-the-bestenergy-mix/#5f828458a027 [Accessed 9 May 2018]. CONELEC, 2012. Plan Maestro de Electrificación 2012-2021. Informe de planificación. Quito: Consejo Nacional de Electricidad - Ministerio de Electricidad y Energía Renovable. Cook, D., Davíðsdóttir, B. & Kristófersson, D.M., 2017. An ecosystem services perspective for classifying and valuing the environmental impacts of geothermal power projects. Energy for Sustainable Development, (40), pp.126-38. http://dx.doi.org/10.1016/j.esd.2017.07.007. Corps of Engineers, U.A., 2018. Dworshak Dam and Reservoir. [Online] (1.0) Available at: http://www.nww.usace.army.mil/Locations/District-Locks-and-Dams/Dworshak-Dam-andReservoir/ [Accessed 24 Febrero 2018]. Costanza, R. et al., 1997. The value of the world’s ecosystem services and natural capital. Nature, 387(15), pp.253-60. Couto, T.B. & D Olden, J., 2018. Global proliferation of small hydropower plants – science and policy. Front. Ecol. Environ., 16(2), pp.91-100. https://doi.org/10.1002/fee.1746. CRBM, 2009. El proyecto Daule Peripa. Las responsabilidades italianas en la deuda ilegítima de Ecuador. Informe técnico. Roma: Tipolitografia 5M Campagna per la Riforma della Banca Mondiale. Cuesta, F. et al., 2017. Priority areas for biodiversity conservation in mainland Ecuador. Neotropical Biodiversity, 3(1), pp.96-103. https://doi.org/10.1080/23766808.2017.1295705. Custode, E., De Noni, G. & Trujillo, G.y.V.M., 1998. The Camgahua in Ecuador: MorphoEdaphologic Chaaacdedzation and Susceptibility to Erosion. Terra, X(especial). D´Amato, D., Rekola, M., Li, N. & Toppinen, A., 2016. Monetary valuation of forest ecosystem services in China: A literature review and identification of future research needs. Ecological Economics, (121), pp.75-84. 246 Daily, G.C., 1997. Nature's Services: Societal Dependence on Natural Ecosystems. 4th ed. Whashington, DC: Island Press. Dale, M., 2013. A Comparative Analysis of Energy Costs of Photovoltaic, SolarThermal, and Wind Electricity Generation Technologies. Applied Sciences, 3, pp.325-37. doi:10.3390/app3020325. Daly, H.E. & Farley, J., 2004. Ecological Economics: Principles and applications. First Edition ed. Washington: Island Press. David, R., Ngulube, P. & Dube, A., 2013. A cost-benefit analysis of document management strategies used at a financial institution in Zimbabwe: A case study. SA Journal of Information Management, 15(2). https://doi.org/10.4102/sajim.v15i2.540. de Baan, L., Alkemade, R. & Koellner, T., 2013. Land use impacts on biodiversity in LCA: a global approach. Int J Life Cycle Assess, 18, pp.1216–30. DOI 10.1007/s11367-012-0412-0. De Faria, F.A.M., Davis, A., Severnini, E. & Jaramillo, P., 2017. The local socio-economic impacts of large hydropower plant development in a developing country. Energy Economics, 67, pp.533-44. http://dx.doi.org/10.1016/j.eneco.2017.08.025. De Faria, F. et al., 2015. Estimating greenhouse gas emissions from future Amazonian hydroelectric reservoirs. Environmental Research Letters, 10(12). doi:10.1088/17489326/10/12/124019. De Groot, R. et al., 2012. Global estimates of the value of ecosystems and their services in monetary units. Ecosystem Services, 1(1), pp.50-61. http://dx.doi.org/10.1016/j.ecoser.2012.07.005. De Miranda, F. & Da Silva, G.A., 2010. Life-cycle inventory for hydroelectric generation: a Brazilian case study. Cleaner Production, 18(1), pp.44-54. de Oliveira, V.A., de Mello, C.R., Viola, M.R. & Srinivasan, R., 2017. Assessment of climate change impacts on streamflow and hydropower potential in the headwater region of the Grande river basin, Southeastern Brazil. Int. J. Climatol., 37(15), pp.5005-23. https://doi.org/10.1002/joc.5138. De Simio, L., Gambino, M. & Iannaccone, S., 2013. Possible Transport energy sources for the future. Transport Policy, 27(1), pp.1-10. Deemer, B.R. et al., 2016. Greenhouse Gas Emissiones From Reservoir Water Surfaces: A new Global Synthesis. BioScience, 66(11), pp.949-64. https://doi.org/10.1093/biosci/biw117. Delgado Martin, A., 2012. Water footprint of electric power generation: Modeling its use and analyzing options for a water-scarce future. Master Thesis. Boston: Massachusetts Institute of Technology. Delmas, R. & Galy-Lacaux, C., 2001. Emissions of greenhouse gases from the tropical hydroelectric reservoir of Petit Saut (French Guiana) compared with emissions from thermal 247 alternatives. Global Biogeochemical Cycles, XV(4), pp.993-1003. https://doi.org/10.1029/2000GB001330. Demarty, M. & Bastien, J., 2011. GHG emissions from hydroelectric reservoirs in tropical and equatorial regions: Review of 20 years of CH4 emission measurements. Energy Policy, 39(7), pp.4197-206. doi:10.1016/j.enpol.2011.04.033. Department of Energy, U.S., 2015. Marine Fuel Choice for Ocean Going Vessels within Emission Control Areas. Technical final report. Washington, DC: U.S. Energy Information Administration, EIA. Task 7965, Subtask 17. Department of Energy, U.S., 2017. Alternative fuel data center. [Online] Available at: http://www.afdc.energy.gov/ [Accessed 10 agosto 2017]. Deshmukh, C. et al., 2016. Low methane (CH4) emissions downstream of a monomictic subtropical hydroelectric reservoir (Nam Theun 2, Lao PDR). Biogeosciences, 13(6), pp.1919-32. doi:10.5194/bg-13-1919-2016. Deshmukh, C. et al., 2018. Carbon dioxide emissions from the flat bottom and shallow Nam Theun 2 Reservoir: drawdown area as a neglected pathway to the atmosphere. Biogeosciences, 15, pp.1775-94. https://doi.org/10.5194/bg-15-1775-2018. Díaz del Río, M., 2007. Manual de maquinaria de construcción. Segunda edición ed. España: MCGRAW-HILL. Dieleman, W.I.J. et al., 2013. Soil carbon stocks vary predictably with altitude in tropical forests: Implications for soil carbon storage. Geoderma, 204-205(1), pp.59-67. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2013.04.005. Distefano, T. & Kelly, S., 2017. Are we in deep water? Water scarcity and its limits to economic growth. Ecological Economics, 142, pp.130-47. http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolecon.2017.06.019. DOE, 2015. Levelized Cost of Energy (LCOE). Technical Report. Whashington D.C: Office of Indian Energy. U.S Department of Energy. Dos Santos, M.A. et al., 2017. Estimates of GHG emissions by hydroelectric reservoirs: The Brazilian case. Energy, 133(1), pp.99-107. https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.05.082. Dos Santos, M.A. et al., 2005. Chapter 11. Gross Greenhouse Gas Emissions from Brazilian Hydro Reservoirs. In Tremblay A., V.L..R.C..G.M. Greenhouse Gas Emissions — Fluxes and Processes. First edition ed. Berlin: Springer. Ch. 27. pp.267-91. https://doi.org/10.1007/978-3540-26643-3_12/ ISBN: 978-3-540-26643-3. Dos Santos, M.A. et al., 2004. Gross greenhouse gas fluxes from hydro-power reservoir compared to thermo-power plants. Energy Policy, 34(4), pp.481-88. doi:10.1016/j.enpol.2004.06.015. Ecocelta, 2017. Abonos. [Online] Available at: http://ecocelta.com/es/4-abonos [Accessed 5 Enero 2017]. 254 Haines-Young, R.H.a.P.M.B., 2009. Project Code C08-0170-0062 Methodologies for defining and assessing ecosystem services. Final Report. Nottingham: University of Nottingham. Haines-Young, R. & Potschin, M., 2010. The links between biodiversity, ecosystem services. In D.G. Raffaelli & C.L.J. Frid, eds. Ecosystem Ecology: A New Synthesis. 1st ed. Cambridge: Cambridge University Press. p.174. Haines-Young, R. & Potschin, M., 2013. Common International Clasification of Ecosystem Services [CICES]:Consultation on Version 4. Report to the European Environment Agency. Nottingham: University of Nottingham. Hall, C.A.S., Lambert, J.G. & Balogh, S.B., 2014. EROI of different fuels and the implications for society. Energy Policy, 64, pp.141-52. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2013.05.049. Hanafi, J. & Riman, A., 2015. Life Cycle Assessment of a Mini Hydro Power Plant in Indonesia: A Case Study in Karai River. Procedia CIRP, 29, pp.444-49. doi: 10.1016/j.procir.2015.02.160. Hanley, N., Breeze, T.D., Ellis, C. & Goulson, D., 2014. Measuring the economic value of pollination services: Principles, evidence and knowledge gaps. Ecosystem Services, 14, pp.12432. http://dx.doi.org/10.1016/j.ecoser.2014.09.013. han, Q. et al., 2018. Carbon biogeochemical cycle is enhanced by damming in a karst river. 616617, pp.1181-89. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.10.202. Harrison, J.A., Deemer, B.R., Birchfield, M.K. & O’Malley, M.T., 2017. Reservoir Water-Level Drawdowns Accelerate and Amplify Methane Emission. Environ. Sci. Technol, 51, pp.1267-77. DOI: 10.1021/acs.est.6b03185. Hasan, M.M. & Wyseure, G., 2018. Impact of climate change on hydropower generation in Rio Jubones Basin, Ecuador. Water Science and Engineering, 11(2), pp.157-66. https://doi.org/10.1016/j.wse.2018.07.002. Häyhä, T., Franzese, P.P., Paletto, A. & Fath, B.D., 2015. Assesing, valuing and mapping ecosystem services in Alpine forest. Ecosystem Services, (14), pp.12-23. Herrera, J. et al., 2013. Determination of methane emissions in three hydroelectric dams in Costa Rica. Tropical Journal of Envrionmental Sciences, 42(2), pp.27-36. http://dx.doi.org/10.15359/rca.46-2.3. Herrman, C.S., 2009. Fundamentals of Methodology - Part I: Definitions and First Principles. SSRN. http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.1373976. Hertwich, E.G., 2013. Addressing Biogenic Greenhouse Gas Emissions from Hydropower in LCA. Environmental Science & Technology, 47(17), pp.9604–11. dx.doi.org/10.1021/es401820p. Hidroazogues, E., 2010b. Estudio de impacto ambiental definitivo aprovechamiento Alazán, Dudas y San Antonio. Reporte técnico. Azogues: Corporación Eléctrica del Ecuador. Hidroazogues, E., 2010. Proyectos Hidroeléctricos Dudas-Alazán-San Antonio. Informe final de diseño. Azogues: Corporación Eléctrica del Ecuador. 255 Hidroazogues, C.E., 2013. Noticias. [Online] (1) Available at: https://www.celec.gob.ec/hidroazogues/ [Accessed 30 enero 2016]. Hidroazogues & CNEEC, 2014. Planilla de avance de obra. Construcción de las OC, LT, Ing de detalle de fabricación, suministro, montaje, pruebas del equipamiento eléctrico, mecánico, electrónico, Sist de transmisión y puesta en operación del proyecto hidroeléctrico Mazar-Dudas. económico. Azogues: Corporación Eléctrica del Ecuador. Hidronación, E., 2012. Proyecto Multipropósito Baba. Informe de diseño. Quevedo: Corporación Eléctrica del Ecuador. Hidronación, 2013. Revista 25 años de la presa Daule-Peripa. Informe Técnico. Guayaquil: Eco Comunicaciones Corporación Eléctrica del Ecuador. Hidronación, C.E., 2014. Operación conjugada Daule Peripa-Baba. Técnico. Guayaquil: Corparación Eléctrica del Ecuador. Hidropaute-EP, 2013. Galería. [Online] Available at: https://www.celec.gob.ec/hidropaute/ [Accessed 25 Enero 2018]. Hidrotoapi-EP, 2014. Corporación Eléctrica del Ecuador - Hidrotoapi. [Online] Available at: https://www.celec.gob.ec/hidrotoapi/index.php/toachi-pilaton/esquema-del-proyecto [Accessed 21 Febrero 2018]. Hoeinghaus, D. et al., 2009. Effects of River Impoundment on Ecosystem Services of Large Tropical Rivers: Embodied Energy and Market Value of Artisanal Fisheries. Conservation Biology, 23(5), pp.1222-31. DOI: 10.1111/j.1523-1739.2009.01248.x. Hogeboom, R.J., Knook, L. & Hoekstra, A.Y., 2018. The blue water footprint of the world’s artificial reservoirs for hydroelectricity, irrigation, residential and industrial water supply, flood protection, fishing and recreation. Advances in Water Resources, 213, pp.285-94. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2018.01.028. Holcim, S.A., 2015. Holcim Ecuador. [Online] Available at: http://www.holcim.com.ec/ [Accessed 22 Septiembre 2015]. Holdridge, L.R., 1967. Life Zone Ecology. Revised Edition ed. San José, San Jose, Costa Rica: Tropical Science Center. Hondo, H., 2005. Life cycle GHG emission analysis of powergeneration systems: Japanese case. Energy, 30(11-12), pp.2042-56. Hoogmartens, R., Steven, V.P., Van Acker, K. & Dubois, M., 2014. Bridging the gap between LCA, LCC and CBA as sustainability assessment tools. Environmental Impact Assessment Review, 48, pp.27-33. https://doi.org/10.1016/j.eiar.2014.05.001. Huertas, R., Marcos, C., Ibarguren, N. & Ordás, S., 2013. Guía práctica para la depuración de aguas residuales en pequeñas poblaciones. Guía Técnica. Valladolid: Gráficas CELARAYN S.A Confederación Hidrográfica del Duero (CHD) - Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente. 256 Huijbregts, M.A.J. et al., 2017. ReCiPe 2016: A harmonized life cycle impact assessment method at midpoint and endpoint level. Report I: Characterization. Bilthoven: RIVM Ministry of Health, Welfare and Sport. Report 2016-0104. Version 1.1 Updated from ReCiPe 2008. Huppes, G. & van Oers, L., 2011. EUR 24997 EN Background Review of Existing Weighting Approaches in Life Cycle Impact Assessment (LCIA). Scientific/technical report. Ispra: Institute for Environment and Sustainability - Joint Research Centre - European Commission. Hussy, C., Klaassen, E. & Koornneef, J.a.F.W., 2014. Project number: CESNL15173 International comparison of fossil power efficiency and CO2 intensity. Technical report. Kanaalweg: Ecofys. Huttunen, J.T. et al., 2002. Fluxes of CH4, CO2, and N2O in hydroelectric reservoirs Lokka and Porttipahta in the northern boreal zone in Finland. Global Biogeochemical Cycles, 16(1), pp.317. DOI: 10.1029/2000GB001316. Hydrelec.info, 2008. Articles. [Online] Available at: http://www.hydrelect.info/articles.php?lng=fr&pg=76 [Accessed 26 Febrero 2018]. iagua, 2017. Noticias. [Online] Available at: http://www.iagua.es/noticias/ecuador/empresapublica-agua-ecuador/15/05/06/derivadora-proyecto-control-inundaciones [Accessed 7 octubre 2017]. Iberdrola, 2018. Almacenamiento energético. [Online] Available at: https://www.iberdrola.com/te-interesa/iberdrola-te-cuenta/almacenamiento-energetico [Accessed 25 Febrero 2018]. IDAE, 2006. Energía renovables - Minicentrales hidroeléctricas. Manual. Madrid: Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía - Ministerio de Industria, Turismo y Comercio. IEA, 2012. Hydropower, Technology Roadmap. Technical report. Paris: International Energy Agency - Ministério de Minas e Energia, Brasil. IEA, 2015. Statistics. [Online] Available at: http://www.iea.org/statistics/ [Accessed 2 Marzo 2018]. IEA, 2016. Key renewable trends. Renewable information excerpt. Paris: International Energy Agency. IEA, 2017. Monthly oil price. Statistics Report. Paris: International Energy Agency - OECD. IFC, 2015. Hydroelectric Power. A Guide for Developers and Investors. Working paper. Stuttgart: FICHTNER - International Finance Corporation - World Bank Group. IGM, 2013. Atlas geográfico de la República del Ecuador. Atlas. Quito: SENPLADES Instituto Geográfico Militar. IGME, 2017. Publicaciones. [Online] Available at: http://www.igme.es/actividadesIGME/lineas/HidroyCA/publica/libros2_TH/libro33/lib33.htm [Accessed 20 Julio 2017]. IHA, 2017a. Hydropower. Status report. London: International Hydropower Association. 257 IHA, 2017b. Key trends in Hydropower. Briefing. London: International Hydropower Association. IHA, 2018. Hydropower. Sector trends and insights. Status report. London: International Hydropower Agency. IIASA, 2017. Industria - Generación eléctrica. [Online] Available at: http://iiasacat.com.ec/categoria-producto/industrias/generacion-electrica/ [Accessed 18 Agosto 2017]. INAMHI, 1999. Evapotranspiracion potencial. Mapa Nacional. Quito: Instituto Nacional de Metereología e Hidrología. INAMHI, 2012. Boletínes meteorológicos. Compilación de boletines. Quito: Instituto Nacional de Metereología e Hidrología. www.serviciometeorologico.gob.ec. INAMHI, 2017. Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología. [Online] Available at: http://www.serviciometeorologico.gob.ec/ [Accessed 31 agosto 2017]. INB, 2015. Propuesta de indicadores nacionales de biodiversidad. Quito: Ministerio del Ambiente - Instituto Nacional de Biodiversidad. ISBN-978-9942-22-037-0. INEC, 2016. Instituto Nacional de Estadistica y Censos. [Online] Available at: http://www.ecuadorencifras.gob.ec/. INP, 2017. Instituto Nacional de Pesca. [Online] Available at: http://www.institutopesca.gob.ec/ [Accessed 20 Junio 2017]. Intralawan, A. et al., 2018. Tradeoff analysis between electricity generation and ecosystem services in the Lower Mekong Basin. Ecosystem Services, 30, Part A, pp.27-35. https://doi.org/10.1016/j.ecoser.2018.01.007. Ioannidou, C. & O’Hanley, J.R., 2018. Eco-friendly location of small hydropower. European Journal of Operational Research, (264), pp.907-18. http://dx.doi.org/10.1016/j.ejor.2016.06.067. IPCC, 2007. ISBN 978-0-521-70596-7 Climate Change 2007: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Assessment report. Ginebra: Cambridge University Press Intergovernmental panel on climate change. IPCC, 2013. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Assessment report. Cambridge: Cambridge University Press Intergovernmental Panel on Climate Change. IPCC, 2014. ISBN 978-92-9169-143-2 Climate Change: Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report. Synthesis Report. Geneva: Intergovernmental Panel on Climate Change. 258 IPNI, 2017. International Plan Nutrition Institute. [Online] Available at: http://www.ipni.net/ [Accessed 7 June 2017]. IRENA, 2012. Renewable Energy Technologies: Cost analysis series. Hydropower. Technical Report. Bonn: IRENA International Renewable Energy Agency. www.irena.org/Publications. IRENA, 2015. Hydropower: Technology Brief. Technical report. Abu Dabi: International Renewable Energy Agency - International Energy Agency (IEA) & ETSAP. IRENA, 2015. Renewable Power Generation Cost in 2014. Technical Report. Abu Dhabi: International Renewable Energy Agency. IRENA, 2017a. ISBN 978-92-9260-033-4 Renewable Energy. Statistic report. Abu Dhabi: International Renawable Energy Agency. IRENA, 2017b. Renewable Energy and Jobs. Annual review. Statistic report. Abu Dabi: International Renewable Energy Agency. IRENA, 2017c. REthink Energy. Accelerating the global energy transformation. Technical report. Abu Dhabi: International Renewable Energy Agency. IRENA, 2018. ISBN 978-92-9260-040-2 Renewable Power Generation Costs in 2017. Abu Dabi: International Renewable Energy Agency. ISO 14044, 2006a. Gestión ambiental. Análisis del ciclo de vida, principios y marco de referencia. Normativa. Madrid: Asociación Española de Normalización y Certificación - AENOR. ISO 14046, 2014. Environmental management — Water footprint — Principles, requirements and guidelines. Switzerland: International Standard Organization. ISO 14067, 2013. Greenhousegases – Carbon footprint of products – requirements and guidelines for quantification and communication. Geneva: International Organization for Standardization. Jenny, H., 1980. The Soil Resource. First Edition ed. New York: Springer-Verlag. Jiang, T., Shen, Z., Liu, Y. & Hou, Y., 2018. Carbon Footprint Assessment of Four Normal Size Hydropower Stations in China. Sustainability, 10(6). https://doi.org/10.3390/su10062018. Ji, C. & Hong, T., 2016. Comparative analysis of methods for integrating various environmental impacts as a single index in life cycle assessment. Environmental Impact Assessment Review, 57, pp.123-33. http://dx.doi.org/10.1016/j.eiar.2015.11.013. JRC, 2010. Analysis of existing environmental impact assessment methodologies for use in life cycle assessment. ILCD Handbook. Backgorund document. Ispra: European Commission. First edition. Kallis, G., 2018. In Defense of Degrowth: Opinions and Minifestos. 1st ed. Uneven Earth Press. Karjalainen, T.P., Marttunen, M., Sarkki, S. & Rytkönen, A.-M., 2013. Integrating ecosystem services into environmental impact assessment: An analytic–deliberative approach. 259 Environmental Impact Assessment Review, 40, pp.54-64. http://dx.doi.org/10.1016/j.eiar.2012.12.001. Kelly-Richards, S. et al., 2017. Governing the transition to renewable energy: A review of impacts and policy issues in the small hydropower boom. Energy Policy, (101), pp.251-64. http://dx.doi.org/10.1016/j.enpol.2016.11.035. Kemenes, A., Forsberg, B.R. & Melack, J.M., 2007. Methane release below a tropical hydroelectric dam. Geophysical research letters, 34(12), p.L12809. doi:10.1029/2007GL029479. Kemenes, A., Forsberg, B.R. & Melack, J.M., 2011. CO2 emissions from a tropical hydroelectric reservoir (Balbina, Brazil). Journal of geophysical research, 116(G3), p.G03004. doi:10.1029/2010JG001465. Kemenes, A., Forsberg, B.R. & Melack, J.M., 2016. Downstream emissions of CH4 and CO2 from hydroelectric reservoirs (Tucuruí, Samuel, and Curuá-Una) in the Amazon basin. Inland Waters, 6(6), pp.295-302. DOI: 10.5268/IW-6.3.980. Kermeli, K., Worrel, E. & Masanet, E., 2011. LBNL-5342E Energy Efficiency Improvement and Cost Saving Opportunities for the Concrete Industry, An Energy start guide. Technical guide. Berkeley: University of California - U.S. Environmental Protection Agency. Kilama Okot, D., 2013. Review of small hydropower technology. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 26(1), pp.515-20. Kim, Y. et al., 2016. Simulating carbon dioxide exchange in boreal ecosystems flooded by reservoirs. Ecological Modelling, 327(1), pp.1-17. King, D. & Mazzota, M., 2000. Essentials of Ecosystem Valuation. [Online] Available at: http://www.ecosystemvaluation.org/index.html [Accessed 25 Septiembre 2017]. Kirchherr, J., Pohlner, H. & Charles, K.J., 2016. Cleaning up the big muddy: A meta-synthesis of the research on the social impact of dams. Environmental Impact Assessment Review, 60, pp.115-25. http://dx.doi.org/10.1016/j.eiar.2016.02.007. Koellner, T. & Geyer, R., 2013. Global land use impact assessment on biodiversity and ecosystem services in LCA. Int J Life Cycle Assess, 18, pp.1185-87. DOI 10.1007/s11367-0130580-6. KOMATSU, 2012. Fuel saving operation guide. Technical Guide. Sidney. Komatsu, D.E., 2017. Equipos. [Online] Available at: http://diteca.com/PDF/equipos/PC450LC_8_AESS803-01_71449.pdf [Accessed 1 septiembre 2017]. Kopas, J. & Puentes Riaño, A., 2009. Grandes represas en América. ¿Peor el remedio que la enfermedad? Principales consecuencias ambientales y en los derechos humanos y posibles alternativas. Ciudad de México : Asociación Interamericana para la Defensa del Ambiente, AIDA. ISBN 978-0-9823143-1-9. [Document text truncated for crawler view.]