Gestión del riesgo de inundación de las centrales hidroeléctricas de Francia
La energía hidroeléctrica es una parte esencial de la combinación energética en Francia, que representa alrededor del 20 % de la capacidad instalada. Se prevé que el cambio climático aumente la frecuencia e intensidad de los eventos de precipitación extrema y acelere el deshielo, lo que daría lugar a un mayor riesgo de inundación. Las inundaciones pueden afectar negativamente a las presas que causan sobrepasos, interrupciones, daños a los equipos e impactos adversos aguas abajo. Es esencial que los operadores de presas tomen en consideración estos riesgos y apliquen medidas de adaptación según sea necesario.
El Centro de Ingeniería Hidrográfica (CIH) de Electricité de France (EDF) desarrolló el sistema Piano Key Weir (PKW). El sistema PKW es un sistema mejorado de descarga de inundaciones que ayuda a liberar agua de forma segura de las presas durante los eventos de precipitación pesada. El aumento del área de superficie «crenelada» del sistema PKW proporciona un derrame adicional para gestionar el aumento del flujo de agua. Esto es particularmente relevante en las gargantas estrechas presentes en algunas de las regiones alpinas donde se han instalado PKW.
Ahora hay 10 presas en Francia equipadas con tecnología PKW y alrededor de 30 a nivel mundial. La presa de Malarce discutida en este estudio de caso fue la 6ªpresa en Francia que se equipó con tecnología PKW con el fin de mejorar la gestión del flujo de agua. Se encuentra en el río Chassezac en Ardèche, en el sur de Francia.
Descripción de casos de estudio
Desafíos
La liberación de agua de forma segura de las represas durante inundaciones o fuertes precipitaciones presenta un desafío operativo crítico. Las tendencias pasadas muestran un aumento de las precipitaciones diarias extremas en el sur de Francia, lo que puede conducir a inundaciones repentinas. Se espera que esta tendencia continúe en el futuro. También se espera que la nieve y el derretimiento de los glaciares afecten a la entrada y salida de presas a largo plazo. La pérdida de masa de los glaciares ya muestra una aceleración constante en los Alpes.
El desafío para la gestión de inundaciones en las instalaciones hidroeléctricas es prevenir o minimizar los impactos de la sobrecarga de represas en las comunidades, la propiedad, la agricultura y los ecosistemas aguas abajo, al tiempo que protege a las represas contra fallas operativas y otros daños. Cada presa hidroeléctrica presenta diferentes niveles de riesgo y la eficacia de los sistemas PKW debe evaluarse por separado en cada caso.
Objetivos
El sistema PKW se desarrolló en respuesta a estudios hidrológicos actualizados por EDF, que mostraron que las inundaciones extremas que afectaban a las presas hidroeléctricas eran cada vez más frecuentes e intensas. PKWS ayuda a adaptar la capacidad de las presas para hacer frente a los impactos del cambio climático, como el aumento de las precipitaciones y las inundaciones. El objetivo de los sistemas PKW es proporcionar una mayor superficie para el (sobre)flujo de agua. Esto aumenta la capacidad de descarga de la presa sin cambiar el nivel máximo del depósito. El principal beneficio de esta tecnología es proteger los activos hidroeléctricos de daños, al tiempo que reduce los costos operativos en comparación con los sistemas de compuerta alternativos. Otros beneficios incluyen reducir los impactos aguas abajo durante los eventos de precipitación pesada, así como garantizar la seguridad del suministro de energía durante estos eventos a través de fallas operativas reducidas.
Opciones de adaptación implementadas en este caso
Soluciones
El valle de Chassezac en el departamento de Ardèche en la región de Auvernia-Ródano-Alpes de Francia fue identificado como una cuenca hidrológica de alto potencial en la década de 1950. Esto llevó al desarrollo de cinco represas hidroeléctricas y cuatro centrales hidroeléctricas, que fueron construidas entre 1961 y 1970. Una de ellas, la presa de Malarce, tiene una altura de 28,4 m, una longitud de 111 m y una capacidad de retención de 2,3 hm3 (es decir, 2,3 millones de m3). Entró en funcionamiento en 1968 y tiene una capacidad de potencia de 16 MW.
El PKW para la presa Malarce fue encargado de aumentar su capacidad máxima de descarga en alrededor de 600 m3/s hasta un total de 4 600 m 3/s.Cuando los niveles de agua de la presa superan el nivel en los tanques de entrada, el agua fluye automáticamente sobre el PKW a los tanques de salida que corren directamente hacia el canal de descarga y aguas abajo. Esta tecnología proporciona un medio para adaptar las represas a los crecientes riesgos de inundación que se esperan bajo el cambio climático. El PKW en la presa de Malarce ayuda a reducir el riesgo de daños costosos a la infraestructura de la presa y a las comunidades aguas abajo.
Hay varias opciones de ingeniería disponibles para gestionar el derrame de presas. Los derrames de laberinto solo se pueden instalar en ciertos tipos de presas y, por lo general, deben instalarse en la etapa más temprana de diseño de la presa. Los sistemas cerrados están en su lugar en muchas represas existentes para la gestión del flujo. Sin embargo, los sistemas cerrados pueden fallar en casos de saturación debido a inundaciones excesivas. PKWS a menudo presenta la opción más efectiva para la gestión del riesgo de inundación en las presas existentes. PKWS no tiene una capacidad máxima, sino que proporciona un derrame de flujo libre. Por lo tanto, PKWS puede gestionar niveles de flujo mucho más altos y proporcionar una solución más segura que los sistemas cerrados, con un riesgo mínimo de mal funcionamiento y una evacuación más fácil de los desechos flotantes. A diferencia de otras técnicas de gestión de flujo, los PKW también evitan el error humano, ya que no requieren operadores humanos. Esto es útil en situaciones de emergencia, incluyendo inundaciones repentinas y deslizamientos de tierra, durante los cuales los trabajadores no pueden acceder al sitio.
Los principales actores europeos en tecnología PKW son Francia, Suiza y Bélgica. EDF no patentó el sistema PKW. En cambio, ha estado trabajando en colaboración para compartir la tecnología y los conocimientos de PKW con otros actores de la comunidad hidroeléctrica internacional. De hecho, indicando el reconocimiento internacional de la tecnología innovadora, varios desarrolladores de todo el mundo (por ejemplo, en Argelia, Estados Unidos y Sudáfrica) también están instalando PKW. En 2015, EDF recibió un Premio de Soluciones Climáticas de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático sobre el tema de la adaptación.
Relevancia
Caso desarrollado e implementado como Medida de Adaptación al Cambio Climático.
Información adicional
Participación de partes interesadas
Dado que un PKW representa un pequeño componente de la represa en general, no tiene un impacto explícito que sea visible o criticado por las partes interesadas y las ONG. Por lo tanto, la participación de las partes interesadas no es rutinariamente una parte importante de la instalación de PKW. Sin embargo, al igual que con todos los principales proyectos de ingeniería civil, todos los PKW siguen estrictos procedimientos de evaluación de impacto ambiental y necesitan recibir la aprobación del gobierno. Estos procedimientos y aprobaciones de evaluación de impacto, por ejemplo a través de CODERST, incluyen consultas con ONG y partes interesadas.
Factores de éxito y limitantes
El PKW se ha implementado en varias instalaciones hidroeléctricas a nivel mundial. Esta amplia difusión se vio facilitada por la decisión de EDF de no patentar esta tecnología. El enfoque colaborativo de los desarrolladores originales, que compartieron la tecnología con las partes interesadas en toda la comunidad hidroeléctrica, es uno de los factores de éxito más importantes de la tecnología. PKW es una solución barata y fácil de instalar en comparación con otras tecnologías de gestión de desbordamiento, como los sistemas cerrados. Además, la tecnología PKW es confiable y resistente, ya que no hay necesidad de operaciones tripuladas o mantenimiento a gran escala. Por último, el hecho de que el primer PKW fuera construido por EDF, una empresa conocida que es muy respetada en el sector de la energía hidroeléctrica, ayudó a convencer a otros propietarios de presas para que instalen PKW.
Los desafíos relacionados con los PKW incluyen la idoneidad y accesibilidad de ciertos sitios de presas, especialmente en las regiones montañosas. Además, la larga vida útil de la infraestructura hidroeléctrica y la duración de los ciclos de producto significan que la difusión de nuevas ideas y soluciones tecnológicas lleva tiempo en esta industria. Por último, la construcción en los sitios de la presa generalmente se lleva a cabo solo en los meses de verano, lo que añade más restricciones a la instalación de PKW.
Costes y beneficios
El costo del PKW depende de la estructura de la presa existente, la ubicación y también de la extensión del flujo de agua. La accesibilidad de la estructura de la presa y las necesidades de equipos asociados también repercuten en el costo. Dependiendo de la presa, puede ser más o menos costoso instalar modificaciones como PKW. La instalación de PKW puede costar entre 200.000 y unos pocos millones de euros. En cualquier caso, el PKW puede ser rentable, lo que representa un componente relativamente pequeño del costo total de la presa. Los ejemplos de instalación de PKW se citan rutinariamente como ocupando hasta el 30 % del costo total. Si bien la tecnología actual del sistema cerrado debe operarse manualmente y requiere un mantenimiento regular costoso, los PKW no requieren mano de obra operativa y solo se necesita mantenimiento bajo o nulo.
Aspectos legales
No existe ninguna obligación legal con respecto a PKW en Francia y no se espera legislación en este ámbito. Depende de los propietarios de la presa instalar la tecnología. Sin embargo, la mejora de la gestión de las inundaciones en las instalaciones hidroeléctricas se ajusta a algunos de los principios de la Directiva 2007/60/CE relativa a la evaluación y gestión de los riesgos de inundación.
Tiempo de implementación
EDF desarrolló el primer PKW de 2003 a 2005 en la presa de Goulours (Montañas Pirineos). El tiempo de implementación de PKW varía caso por caso. Los proyectos pequeños pueden tardar unos meses, mientras que los proyectos más grandes pueden tomar algunos años. En ambos casos, surgen limitaciones debido a la naturaleza estacional de las obras de construcción de presas. Los tiempos de aprobación son bastante largos, con estudios preliminares, diseño detallado, licitaciones, estudios ambientales y la aprobación de las autoridades.
Tiempo de vida
Es difícil comentar sobre la vida útil de estas inversiones, ya que la tecnología PKW es relativamente nueva y aún no se ha alcanzado el final de su vida útil. Se espera que las estructuras de hormigón como las PKW tengan la misma vida útil que las represas hidroeléctricas u otros grandes proyectos de ingeniería civil (es decir, 50-100 años).
Informacion de referencia
Contacto
Francois Lemperiere
Initial innovator of the PKW system
E-mail: forms92@wanadoo.fr
Tel.: +33 145344289
Ahmed Ouamane
Initial innovator of the PKW system
University of Biskra, Algeria
E-mail: a.ouamane@univ-biskra.dz
Frederic Laugier
Dam Safety Engineer
Electricité de France (EDF)
E-mail: frederic.laugier@edf.fr
Tel.: +33 479606245
Sitios web
Referencia
Publicado en Climate-ADAPT Nov 22 2022 - Última modificación en Climate-ADAPT Apr 18 2024
Póngase en contacto con nosotros para cualquier otra consulta sobre este caso de estudio o para compartir un nuevo caso (correo electrónico climate.adapt@eea.europa.eu )
Impacto en la salud:
Palabras clave:
Elementos de adaptación:
Sectores:
Impactos climáticos:
Niveles de gobierno:
Caracterización geográfica:
Europe