Humberto Marengo Mogollón

HUMBERTO MARENGO MOGOLLÓN Ingeniero civil, maestro y doctor en Ingeniería. Profesor de la Facultad de Ingeniería de la UNAM. Tuvo 35 años de experiencia en la Comisión Federal de Electricidad. Fue comisionado mexicano de la Comisión Internacional de Límites y Aguas. Actualmente se desempeña como subdirector general técnico de la Comisión Nacional del Agua y preside el Comité Mexicano de Grandes Presas.

En general pensamos que los problemas que tenemos en México son sólo nuestros, de los mexicanos, y no es así. Tenemos una absoluta influencia del mundo y también planeamos con base en lo que pasa en él. El mundo está cambiando, nosotros estamos en esa inercia y no podemos vivir aislados de las situaciones globales ni estar fuera del desarrollo mundial.

Hoy en día, el desarrollo mundial tiene un cambio muy importante en la tecnología: la energía y las telecomunicaciones detonan transformaciones políticas; el desarrollo y los cambios económicos son muy fuertes, y tenemos además un mundo polarizado que está desarrollando lo que hace la sociedad en general. Hay cambios políticos orientados a un desacuerdo con la globalización y, en mi opinión, estos fenómenos definitivamente nos van a afectar.

Un reflejo de estos cambios es considerado por el International Council of Academies of Engineering and Technological Sciences (Consejo Mundial de Academias de Ingeniería y Ciencias) en su planteamiento de los retos que tiene la ingeniería. En ese sentido, hay algunos que impactan directamente al sector hidráulico y otros al sector energético, pero tenemos que plantear cómo enfrentarlos. Algunos son: el cambio climático, la energía, el medio ambiente, el desarrollo sostenible, el suministro de agua, la agricultura y el reúso, reciclaje y desalinización, los cuales son la única alternativa para abastecer a la población.

Considerar los cambios que vienen con el avance de la tecnología, el desarrollo de 5G, el incremento en la cantidad de autos eléctricos y la creación de más satisfactores eléctricos nos lleva a que se prevea un incremento de un 300% en cuanto al requerimiento de energía hacia el año 2050. Igualmente, tenemos que incrementar al doble el suministro de agua limpia para la población y las áreas cultivables, y éste es el reto que tienen los jóvenes y las generaciones futuras.

El mundo ha decidido que la energía se transforma, no se aprovecha con petróleo y que su fuente para el futuro es la electricidad. Tenemos que revisar cómo podemos cubrir esta necesidad de las sociedades del futuro. No hay que perder de vista que, en escala mundial, los foros económicos están planteando multas hasta de un 15% en sus importaciones si éstas no se producen con energías renovables.

Esto va a ser aplicable para México, no estaremos exentos de ello. Evidentemente caben las preguntas que solemos hacer: ¿quién lo está planeando?, ¿dónde se van a construir?, ¿qué estamos haciendo para proponer estos nuevos proyectos aplicables a los nuevos cambios?, ¿qué estrategia social y ambiental estamos estudiando para su implementación? La última tiene especial relevancia porque muchos años olvidamos estas estrategias y hoy en día tenemos un fuerte problema con la tenencia de la tierra y con los derechos y usos de paso y de infraestructura. Tenemos el grave problema de que no invertimos lo suficiente en mantenimiento y rehabilitación y, ciertamente, la pregunta es: ¿qué proponemos para lograrlo?

Ahora mismo el mundo está produciendo alrededor de 27,000 TWh por año, que debe triplicarse en 30 años. Nosotros apenas producimos un 1.3% de este valor. Vale la pena preguntarnos: ¿de qué tamaño van a ser las inversiones para superar este reto? ¿De qué manera vamos a hacer que la sociedad, además, nos crea que el crecimiento de la ingeniería tiene que hacerse de manera sostenible y no impactando al medio ambiente y a la sociedad? En cuanto a la distribución de la energía generada en el mundo, vale la pena señalar que hoy en día entre carbón y nuclear prácticamente hay un 54.5% en la matriz energética en el mundo; las hidroeléctricas producen 15.9%; el gas natural, 21%; el aceite y el diésel, 5.5%, y otras fuentes, 2.8%. El cambio trascendente implica que el 55% menciona-

30000 25000 20000 15000 10000 5000 0

Energía total en el mundo

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Producción electricidad en el mundo (TWh). (ENERDATA, 2019) 2008 2009 2010 2011 2012 2013

El mundo 26,990 TWh Tiene que triplicarse 51,000 TWh (2050)

2014 2015 2016 2017 2018 México produjo 330 TWh/año en 2017 Del orden de 345 TWh en el 2018 Para el 2021 se estima la cifra en 350 TWh (1.3% del valor mundial)

Plantas construidas por periodo

Periodo Plantas hidroeléctricas construidas Potencia hidroeléctrica instalada (MW)

Potencia hidroeléctrica acumulada (MW)

Hasta 1937 1937-1940 Ixtapantongo, Xía, Bartolinas 1940-1949 Zumpimito, Colotlipa, Colimilla 1950-1959 Santa Bárbara, Tingambato, Temascal, Cóbano, Oviáchic 1960-1969 El Fuerte, Novillo, Santa Rosa, Cupatitzio, Mazatepec, Infiernillo, Malpaso 1970-1979 Humaya, Villita, Angostura 1980-1989 Chicoasén, Cracol, Peñitas, La Amistad, Bacurato 1990-2002 Aguamilpa, Zimapán, Huites, Ampliación Temascal, Comedero

do al principio se tiene que sustituir de manera gradual, pero firme y garantizada.

Tendríamos un impacto importante solamente retirando las plantas nucleares. Esto requeriría construir mil nuevas plantas térmicas de 500 MW y quemar más de 400 millones de toneladas de carbón. Utilizando las hidroeléctricas existentes y planeadas tendríamos el equivalente a 700 nuevas plantas nucleares. Estas últimas son las que buscan evitar la mayoría de los países, con la excepción de Francia, que conserva su matriz de energía nuclear y moderniza y rehabilita sus centrales eléctricas.

La sustitución de energía fósil por energías intermitentes, renovables y no contaminantes implica un inmenso esfuerzo en el cual las hidroeléctricas son fundamentales. Necesitamos esquemas diversos, en los que la energía solar y eólica se complemente con rebombeos hidroeléctricos de reducido im-pacto ambiental. El gran reto en los próximos años es la planeación para llevar adelante este cambio radical de manera adecuada. ¿Quién la debería estar planeando? Mi opinión es que la CFE tendría que estar pensando en un vigoroso esquema de energías renovables integral, con fuentes hidroeléctricas.

Evidentemente, la energía hidroeléctrica es la aristocracia de la generación. Son los sistemas que tienen más antigüedad, tienen una tecnología muy desarrollada; hoy los sistemas computacionales han permitido tener eficiencias medias pesadas e hidráulicas del 95% al 96% en las turbinas. Tienen un gran poder de estabilidad en los sistemas y contribuyen con el almacenamiento de agua potable, irrigación, protección contra inundaciones y conservación de recursos naturales.

Pero hoy en día las hidroeléctricas en el mundo dedican los embalses cada vez más a dar las energías de puntas y las energías de respaldo que requerirán las renovables, con

lo cual se incrementará su valor. La visión que tuvieron Alfredo Elías y Eugenio Laris con la construcción de las presas 372 El Cajón y La Yesca con fac17 389 tores de planta reducidos se 129 518 cumplió, porque hoy las hi679 1,197 droeléctricas están entrando a los respaldos y a las puntas. 2,032 3,229 Se requieren potencias más grandes en los embalses, por 1,990 5,219 lo que es necesario sobreequi2,542 7,761 par y sobreelevar las plantas existentes. No podemos pen1,274 9,619 sar en construir 15 o 20 presas nuevas, pero sí tenemos forma 2003-2012 El Cajón, La Yesca, Ampliación Chicoasén… 2,430 (581) 12,049 (12,589)* de sobreelevar el 5% las pre*Sener, 2017. sas existentes. Esto equivale a construir 60 presas nuevas, lo cual nos permitirá añadir 9 TWh a lo que se necesita en el sistema de generación de energía. Debe ponerse mucha atención en hacer esquemas de factibilidad realistas que contemplen los aspectos sociales y ambientales y los derechos legítimos de la gente. Igualmente, tenemos que considerar las sobreelevaciones que nos permitan regular más agua para contar con mayores volúmenes para la población. Ahora las hidroeléctricas producen unos 30 TWh/año. Necesitamos, de aquí al año 2030, incrementar la generación en un 50%, y para 2050, otro 50%. En este momento no podemos duplicar la capacidad instalada en México, pero los rebombeos para complementar las limitaciones de las fuentes intermitentes sí son posibles. Hay un gran desarrollo tecnológico alrededor de las baterías. No obstante, estas baterías no tienen la capacidad de instalar 1,500 o 2,000 MW; eso lo hacen los rebombeos hidráulicos. Estos rebombeos son permitidos por la ingeniería hidráulica y mecánica con las grandes plantas y turbinas, que permiten tener potencia hidráulica de reserva. El reto que tenemos en la planeación del sector es la seguridad hídrica del país. La seguridad hídrica la dividimos en tres partes: el derecho al consumo garantizado de agua potable de la población, la seguridad alimentaria y la seguridad energética. En la medida en que podamos satisfacer estas necesidades, los ingenieros vamos a poder dar cuentas a la sociedad de que estamos haciendo nuestro trabajo. Necesitamos forzosamente modernizar las centrales y considerar sobreelevar las presas. Por ejemplo, utilizar el esquema de la presa Las Truchas, en Durango, que hizo la Conagua. Se trata de una presa de mampostería con más de 50 años, que con un refuerzo de concreto compactado con rodillo (CCR) perfectamente se pudo construir y sobreelevar.

También deberíamos estar en la posibilidad de colocar compuertas abatibles o compuertas tipo piano en los vertedores de cresta libre. ¿Qué hace el vertedor tipo piano?, la L de la ecuación Q = CLH 2/3 de la escala del vertedor se incrementa significativamente, entonces sustituimos en muy poco espacio la longitud de un vertedor de abanico. Esto se está utilizando en muchas presas en Europa para sobreelevarlas y tener más agua disponible. Esta sobreelevación tendría poco impacto social; los trabajos se harían sin detener las operaciones de las centrales; su desarrollo generaría, dependiendo de cada caso y cada presa, de 1,500 a 2,000 empleos durante tres años; la infraestructura básica para hacer esas sobreelevaciones ya existe, ya están hechos los caminos, las comunicaciones y los accesos. Habría que estudiar la seguridad hidrológica de las presas. Es común que hoy en día estemos a la expectativa de tener avenidas extremas, pero tenemos la posibilidad, con un pequeño porcentaje de sobreelevación, de obtener mucha energía adicional.

Por otro lado, tenemos que rehabilitar las presas adultas. Los chinos nos enseñaron en Tres Gargantas, en un proyecto en el río Amarillo y en varios proyectos más, que son capaces de manejar todos los azolves que llegan a los ríos. Los vertedores de Tres Gargantas tienen desagüe de fondo, intermedio y superficial que permiten evacuar los azolves. Después de casi 25 años de entrar en operaciones, Tres Gargantas no tiene azolvamiento. Tenemos que considerar hacer dragados, pero no poniendo una draga que extraiga el material de succión y mande el material a uno o dos kilómetros porque

Potencial hidroeléctrico nacional esto es muy costoso, sino toNivel Núm. de proyectos Potencia instalada (MW) Generación media anual (GWh) mar la draga y poner el material en las bocatomas de túneles

Identificación 320 22,007 63,796 con los que podemos extraer el

Gran visión 120 8,124 22,047 sedimento.

Prefactibilidad 28 3,387 9,048 Es interesante señalar que El Caracol está a 12 o 13 años

Factibilidad 33 6,103 15,670 de perderse completamente

Total 504 41,032 114,382 por el azolve de sedimentos miSegún Sener (2017), el potencial factible es 27 TW; puede ser más. neros. Si construyéramos aproximadamente 10 kilómetros de Concepto Núm. presas/instalaciones Potencia (MW) Generación (TWh) túnel con un costo del orden de 80 millones de dólares, rescaModernización y repotenciación 101 3.0 taríamos El Caracol, lo cual reEstruct. susceptibles 363 484 1.7 presenta una mejor alternativa a desarrollar un proyecto nuevo Existentes Conagua (152) 25 280 0.981 que nos costaría 980 millones Nuevas minis y micros (81) 81 204 0.717 de dólares. De manera similar, 553 926 6.395 debe considerarse desazolvar Santa Rosa, poniendo una preSi se considera un precio promedio de energía de 100 dólares/MWh ≈ 639,500,000 dólares/año En 30 años FA=9.43, con i=10%, n=30 años; produce ≈ 6,030 millones de dólares sa aguas abajo y un túnel, y deInversión promedio 1,500 dólares/kW ≈ 1,390 millones de dólares → Relación B/C = 4.34 jar toda la cascada del Santiago completamente terminada. Mi propuesta fundamental es que necesitamos voltear los ojos a la energía por rebombeo. Estados Unidos, de los 102,000 MW instalados que tiene, 22,441 MW provienen de rebombeo. En contraste, nosotros no tenemos ni un kilowatt de rebombeo. Los rebombeos tienen enormes ventajas: se pueden poner en los embalses e instalar celdas solares flotantes para tener un rebombeo combinado y potencias más grandes. Con este esquema se podría duplicar o triplicar la energía en Las Cruces. Igualmente, se podría aprovechar el sistema Miguel Alemán, entre Ixtapantongo y Colorines con un rebombeo. Las inversiones no son altas; las estimamos en 108 millones de dólares, con lo cual se podrán generar 42 millones de dólares por año. Hay que invertir en un parque solar, pero ofrecen tasas internas de retorno del orden del 20%. Hay varios rebombeos estudiados como factibles. Tenemos la capacidad de alcanzar 60 TWh entre rehabilitar, modernizar, sobreelevar y poner rebombeos en el sector eléctrico. Lo tenemos que hacer de inmediato. A manera de resumen, los rebombeos son proyectos que atienden las potencias pico; se pueden o no construir en presas existentes. Los embalses superiores son muy pequeños, de 10 a 30 millones de metros cúbicos, en comparación con los 1,500 o 2,000 que tienen los grandes embalses. El rebombeo asiste a la energía renovable, hay una gran experiencia mundial al respecto. Creo que en México tendríamos que construir más presas, modernizarlas y desazolvarlas, y así orientar el crecimiento de las ciudades a una mayor seguridad hídrica.