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Cambiar a energía solar y eólica reducirá el uso de agua subterránea

Los investigadores de IIASA exploraron vías óptimas para gestionar las compensaciones de agua subterránea e hidroeléctrica para diferentes condiciones de disponibilidad de agua a medida que la energía solar y eólica comienzan a jugar un papel más destacado en el estado de California.

Campo de energía eólica

Campo de energía eólica / Foto: Pixabay - Imagen de referencia

EurekAlert | International Institute for Applied Systems Analysis

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California es el mayor productor agrícola de los Estados Unidos. En medio de una de las sequías más devastadoras registradas (2012-2017), el sector agrícola aún le ganó al estado USD $ 47 mil millones y contribuyó con el 13% de la producción agrícola total del país en 2015. Esta capacidad para mantener los ingresos de los cultivos, junto con La capacidad de recuperación general del sector agrícola se basó en gran medida en el uso no sostenible de las aguas subterráneas, que, si bien compensó efectivamente el impacto de la sequía, contribuyó al grave agotamiento de las aguas subterráneas.

Durante la parte más seca de la sequía, la disminución de la disponibilidad de agua superficial también hizo que la generación de energía hidroeléctrica de California cayera sustancialmente por debajo de su promedio a largo plazo. Este déficit de energía fue compensado por la electricidad generada a través de la flota solar y eólica de rápido crecimiento del estado, así como por el mayor uso de gas natural y electricidad comprados a fuentes de otros estados. En 2012, la generación de electricidad solar y eólica superó la energía hidroeléctrica en California debido al costo decreciente de las turbinas eólicas y la energía solar fotovoltaica (PV), junto con la popularidad y la rigurosidad del Estándar de Cartera de Energías Renovables (RPS), que exige más de un tercio de generación de electricidad a nivel estatal a partir de energía solar y eólica para 2030.

Según un nuevo estudio publicado en Nature Communications , hay beneficios subestimados de la energía solar y eólica dentro del nexo agua-alimentos-energía que todavía se conocen mal pero que también tienen implicaciones para optimizar las compensaciones entre la producción de energía y alimentos. en cuanto a mejorar la resistencia a la sequía y la sostenibilidad de los recursos hídricos. El estudio es el primero en cuantificar los beneficios adicionales de la energía solar y eólica para mejorar la resistencia a los choques hidroclimáticos como las sequías más allá de su papel tradicional de mejorar la calidad del aire y mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero.

"La energía solar y eólica en California mejorará la resistencia a la sequía y beneficiará la sostenibilidad del agua subterránea y, por lo tanto, creará un valor agregado tanto para la producción de energía como de alimentos", explica el autor principal del estudio, Xiaogang He, ex alumno del Programa de Verano de Científicos Jóvenes (YSSP) del IIASA 2017, y quien actualmente es becario postdoctoral en Ingeniería Civil y Ambiental en el programa Agua en el Oeste de Stanford, y profesor asistente entrante en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de la Universidad Nacional de Singapur.

Los autores explican que anteriormente, los beneficios de la energía solar y eólica generalmente se evaluaban en términos de reemplazo de combustibles fósiles y reducción de la contaminación del aire. Con base en su análisis, descubrieron que una mayor penetración de energía solar y eólica en realidad también puede mejorar la resistencia a la sequía y la sostenibilidad del agua subterránea al desviar la asignación de agua superficial de la energía hidroeléctrica al riego y, por lo tanto, reducir la extracción de agua subterránea.

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"El estudio destaca los cobeneficios entre el suministro de energía y el medio ambiente en el sentido de que mantener la sostenibilidad de las aguas subterráneas puede compensar parcialmente el impacto de las regulaciones de aguas subterráneas, como la Ley de Gestión Sostenible de Aguas Subterráneas recientemente aprobada, en la pérdida de ingresos agrícolas", dice el coautor del estudio Justin Sheffield , profesor de Hidrología y Teledetección en la Universidad de Southampton en el Reino Unido.

Según los investigadores, su objetivo principal era determinar cómo identificar las vías óptimas para gestionar las compensaciones de agua subterránea e hidroeléctrica con respecto a las diferentes condiciones de disponibilidad de agua bajo la influencia de una mayor penetración de energía solar y eólica en la combinación energética. Sus resultados indican que la combinación de energía solar y eólica con sistemas hidroeléctricos puede lograr un beneficio mutuo poco apreciado para el nexo agua-alimentos-energía.

En el estudio, California se utilizó como caso de estudio para desarrollar un marco de frontera de compensación para cuantificar el valor de sostenibilidad del agua de la energía solar y eólica. Sin embargo, los investigadores advierten que este marco de modelado representa cómo California en su conjunto respondería a futuros aumentos en el uso de fuentes de energía renovables, lo que significa que las recomendaciones de políticas deben considerarse con cuidado si este marco se aplica a escalas más pequeñas. En relación con esto, los autores dicen que el análisis económico actual podría extenderse para incorporar el bienestar social calculando el valor presente de los ingresos actuales y futuros de los usos del agua subterránea. Los autores enfatizan que la importancia de utilizar un marco de modelado integrado en todas las disciplinas para abordar los problemas entrelazados sobre agua, alimentos y energía, no puede exagerarse.

"El valor social no descubierto y menospreciado de la energía solar y eólica puede ayudar a desarrollar vías de impacto en el apoyo de políticas y conducir a cambios prácticos positivos para la seguridad sostenible del agua y los alimentos. Nuestro trabajo es único y oportuno y podría tener amplios intereses e implicaciones para California , otros estados de los EE. UU. e incluso otros países. Nuestro marco es lo suficientemente flexible como para que pueda aplicarse para gestionar mejor las compensaciones de agua, alimentos y energía en las regiones en desarrollo y facilitar el progreso hacia los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la ONU ". concluye el coautor del estudio Peter Burek, investigador del Programa de Agua IIASA.

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