Centrales de bombeo en España

Descubre cómo funcionan las centrales de bombeo y su papel esencial en el almacenamiento energético en España

Según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), las centrales hidroeléctricas de bombeo representan actualmente más del 90% de la capacidad de almacenamiento energético de la Unión Europea. Estas instalaciones ofrecen eficiencia en el almacenamiento de energía, son una solución flexible y segura, fomentan la integración de las fuentes renovables en el sistema energético y generan grandes cantidades de energía en tiempos de respuesta rápidos sin emitir gases contaminantes a la atmósfera. 

A día de hoy, España cuenta con 18 centrales hidroeléctricas de bombeo que suman una potencia instalada de 6 GW.  

¿Qué es una central de bombeo? 

Las centrales de bombeo cuentan con dos embalses de agua a diferentes alturas. Durante las horas de menor demanda energética, se bombea el agua desde el embalse inferior hasta el superior. Una vez allí, esta agua se aprovecha para generar electricidad en los momentos de mayor consumo eléctrico. 

Así, las centrales de bombeo son capaces de mejorar la eficiencia económica del sistema eléctrico al almacenar electricidad en forma de agua embalsada durante largos periodos de tiempo. Estas instalaciones permiten una mayor integración de energía renovable no gestionable, aportando además estabilidad, seguridad y sostenibilidad al sistema eléctrico sin crear emisiones a la atmósfera. 

Los componentes clave de una central de bombeo

¿Cómo funciona? 

En los momentos de menor demanda y mayor producción de energía renovable no gestionable eólica o solar, se utiliza la energía excedente para elevar el agua del embalse más bajo (1) hasta el embalse superior. Esto se consigue mediante una bomba hidráulica que alimentada a través de la red eléctrica (10) transforma la energía eléctrica en mecánica  impulsando el agua a través de una tubería forzada (2) y una galería de conducción (5). Una vez arriba, el embalse superior (3) actúa como depósito de almacenamiento del agua.  

Durante las horas pico, en las que la demanda no queda cubierta por generación renovable no gestionable, la central de bombeo funciona de manera similar a una planta hidroeléctrica convencional. El proceso comienza con el agua almacenada en el embalse superior, cerrado por una presa (4), que se dirige a través de la galería de conducción (5) hacia el embalse inferior. En este tramo, el agua adquiere energía cinética al pasar por la tubería forzada, la cual se convierte en energía mecánica rotatoria en la turbina hidráulica (6). Posteriormente, esta energía se transforma en energía eléctrica en el generador (7). En ciertas ocasiones, se utiliza una chimenea de equilibrio (8) para regular las presiones del agua entre las conducciones anteriores.

A continuación, la electricidad producida en la central se dirige a través de los transformadores (9) y se transporta por líneas de alta tensión hasta los hogares e industrias conectados a la red eléctrica para su consumo. Mientras tanto, el agua, una vez que ha generado la electricidad, desciende al embalse inferior a través del canal de desagüe (11), donde se almacena nuevamente.

El aspecto diferenciador de la energía hidroeléctrica reversible respecto a la convencional se encuentra en el hecho de poder realizar este ciclo de subida y bajada de agua, tantas veces como sea necesario sin consumo adicional de agua. 

Las tecnologías innovadoras en las centrales hidroeléctricas de bombeo

En los últimos años, el almacenamiento hidroeléctrico ha adquirido un papel esencial en el sistema eléctrico por el crecimiento renovable experimentado y previsto para las próximas décadas. En este sentido, resulta necesario localizar nuevas instalaciones utilizando infraestructuras existentes y al mismo tiempo buscando dotar de una mayor flexibilidad  en la operación.  

Entre las componentes innovadoras a destacar en las centrales hidroeléctricas de bombeo se encuentran:

• Turbina y bomba. La mayor flexibilidad exigida en el sistema eléctrico implica una mejora en el tiempo de respuesta, para ello, se han introducido avances en el sistema de arranque. Por otro lado, la introducción de velocidad variable permite mejorar el ajuste de potencia de bombeo y adaptar esquemas de bombeos entre embalses que tengan una gran variación de niveles. La experiencia adquirida y la mejora en el empleo de modelos computacionales permiten abarcar mayores potencias instaladas y diseñar centrales con saltos y caudales cada vez mayores. 

• Avances en electrónica de potencia. Los avances introducidos en este campo permiten aumentar la flexibilidad en la operación y facilitar la reconversión de centrales convencionales en reversibles.  

• Adaptación a las infraestructuras existentes. La introducción de sistemas hidroeléctricos de bombeo entre dos embalses existentes requiere un encaje innovador para adaptar el diseño hidráulico a condicionantes técnicos muy específicos. Este campo permitirá reducir el impacto ambiental ocasionado, el coste de estos sistemas y el plazo de ejecución de los proyectos.

• Materiales. La introducción de aceros de altas resistencia, mejoras en los procedimientos de soldadura, sistemas de protección, hormigones de alta resistencia o el empleo de tuneladoras en la ejecución de excavaciones subterráneas, permiten acometer centrales con mayor vida útil, menor plazo de construcción y menores impactos ambientales adaptadas a condiciones más exigentes. 

Centrales hidroeléctricas de bombeo en España y en la península ibérica

Iberdrola España gestiona centrales hidroeléctricas de bombeo no solo en España, sino también en toda la península ibérica, incluyendo áreas cercanas a la frontera entre Portugal y España, donde se sitúan instalaciones como Gouvães. 

En la actualidad, Iberdrola España lidera el almacenamiento de energía, con una potencia de 4,5 GW instalados en España y Portugal mediante tecnología de bombeo, el método más eficiente actualmente. Al final de 2022, la compañía alcanzó los 101,2 gigavatios hora (GWh) de capacidad de almacenamiento, superando en más de un 10% su previsión, y con el objetivo de ampliar su capacidad hasta los 119 GWh de cara al 2026. Entre las centrales hidroeléctricas de bombeo más destacadas de Iberdrola España, se encuentran La Muela y Villarino. 

Central de bombeo La Muela

La Muela, en el embalse de Cortes de Pallás, en la margen derecha del río Júcar, es considerada la mayor hidroeléctrica de bombeo de Europa. Cuenta con una capacidad instalada de 1.482 MW, lo que provee a cerca de 400.000 hogares. 

Situada en caverna, la instalación cuenta con siete grupos de turbinas reversibles. Estos componentes aprovechan el desnivel de 500 metros entre el depósito artificial de La Muela y el embalse de Cortes de Pallás en la provincia de Valencia.

Central de bombeo Villarino

La central de Villarino, en la presa de Almendra, es de vital importancia con sus 810 MW de potencia instalada reversible. Así, se genera energía hidroeléctrica renovable y limpia para abastecer a casi medio millón de hogares, y crear un beneficio ambiental y social para las comunidades del entorno de la cuenca hidrográfica. 

Esta central utiliza el desnivel de 400 metros entre los embalses de Almendra, el tercero más grande de España, y de Aldeadávila, ambos localizados en la provincia de Salamanca. 

Central de bombeo Tâmega

El complejo hidroeléctrico del Tâmega — uno de los mayores almacenamientos de energía de Europa, situado en el norte de Portugal— está compuesto por tres centrales hidroeléctricas. Dos de ellas, la central de Daivões (central convencional) y Gouvães (central de bombeo) están operativas, mientras que la construcción de la presa y central hidroeléctrica de Alto Tâmega se prevé que lo estará de cara a la primavera de 2024.

La central hidroeléctrica de bombeo de Gouvães tiene una potencia reversible  instalada de 880 MW y, desde 2022, entrega electricidad limpia a la red desde la gigabatería del Tâmega. Esta instalación es reversible, lo que permite almacenar agua del embalse de Daivões en el de Gouvães, aprovechando los más de 650 metros de diferencia de cota entre ambos. Su capacidad de almacenamiento permite el suministro continuo de electricidad al área metropolitana de Oporto durante 24 horas.

‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎