La
preparación de la red eléctrica y el almacenamiento es clave para acelerar la
transición energética
Dentro del contexto
La modernización de la red eléctrica ayudará a las naciones
a enfrentar el desafío de manejar las necesidades energéticas proyectadas
(incluyendo abordar el cambio climático al depender de más energía de fuentes
renovables) en las próximas décadas, al mismo tiempo que se mantiene un sistema
de suministro de electricidad robusto y resistente. Según algunas estimaciones,
por ejemplo, Estados Unidos necesitará entre 4 y 5 teravatios-hora de
electricidad anualmente para 2050. Quienes planifican e implementan la
expansión de la red para satisfacer esta mayor carga eléctrica enfrentan
desafíos crecientes para equilibrar la viabilidad económica y comercial, la
resiliencia, la ciberseguridad, los impactos en las emisiones de carbono y la
sostenibilidad ambiental.
Conectar la energía renovable al sistema eléctrico requiere
infraestructura de red, tanto a nivel de transmisión como de distribución,
incluidas líneas aéreas, cables subterráneos y submarinos y subestaciones
eléctricas. A pesar de lo obvio, este hecho ha sido ampliamente pasado por alto
en varias regiones. Se deben tomar medidas urgentes para evitar el retraso de
las infraestructuras de red, lo que retrasaría la transición energética.
El objetivo de triplicar la capacidad de energía renovable
para los próximos años hace que la planificación y la inversión en el
desarrollo de la red sean aún más urgentes. A diferencia de la generación
concentrada basada en combustibles fósiles o grandes centrales hidroeléctricas,
los generadores eólicos y solares están distribuidos en áreas extensas y
múltiples ubicaciones. Esto requiere expandir la red para permitirles
conectarse y entregar la energía en las cantidades necesarias, donde y cuando
se necesita. El suministro de electricidad confiable y accesible para satisfacer
las crecientes demandas de energía requeridas por la electrificación del
transporte, la calefacción y la refrigeración y la industria, junto con el
aumento de las necesidades de electricidad de la tecnología de la información,
se basará en la infraestructura de red.
Sin embargo, el despliegue de la infraestructura de red no
se realiza de la noche a la mañana. Debido a su naturaleza, las líneas
eléctricas deben tener en cuenta el impacto social y ambiental en grandes
áreas, a lo largo de todas sus rutas, lo que implica largos procesos de
planificación y obtención de permisos y la participación de múltiples partes
interesadas, lo que consume mucho tiempo y puede retrasar la implementación.
Junto con la agilización de estos procesos, las inversiones anticipadas pueden
compensar estas necesidades de tiempo y son esenciales para desbloquear la
expansión de la red y evitar cuellos de botella futuros.
Energía solar
fotovoltaica/eólica y almacenamiento: funcionan mejor juntos
En los últimos años se ha observado una enorme disminución
de los costos de los paneles solares fotovoltaicos y las baterías, con
reducciones de precios de los equipos de alrededor del 90% entre 2010 y 2023.
Es probable que esta tendencia continúe debido a los avances tecnológicos, las
técnicas de fabricación y las crecientes economías de escala. La energía eólica
es una fuente inagotable de energía eléctrica lo que se consigue mediante
aerogeneradores conectados a las grandes redes de distribución de energía
eléctrica, entre otras. Los parques eólicos construidos representan una fuente de energía cada vez
más barata y competitiva. Es incluso más barata en muchas regiones que otras
fuentes de energía convencionales.
En el caso de
maximizar el uso de la energía solar que está
disponible algunas horas del día, la producción de electricidad de los paneles
debe superar las necesidades en ese período, de modo que el exceso se pueda
almacenar y utilizar más tarde, hasta que vuelva a brillar el sol. Lo mismo
sucede con situaciones de viento nulo o atenuado en sistemas eólicos. Guardar
esta energía es posible con los sistemas de almacenamiento de energía de
baterías (BESS, Battery Energy Storage System). Los avances y la reducción de
costos en BESS han hecho que esta tecnología sea competitiva y especialmente
adecuada para el almacenamiento a corto plazo, permitiendo el uso de energía
solar fotovoltaica limpia también durante las horas posteriores al atardecer,
cuando los patrones de demanda tienden a alcanzar su pico.
Si bien la convergencia de las tecnologías de energía solar
fotovoltaica y almacenamiento de energía es esencial, para aprovechar todo su
potencial es necesario superar desafíos sistémicos, lo que implica políticas
claras y de apoyo y abordar la aversión al riesgo empresarial. Los gobiernos
deben implementar estrategias energéticas que promuevan explícitamente la
integración de la energía solar y el almacenamiento, alineándolas con objetivos
más amplios de transición climática y energética.
En función de las características específicas de cada
sistema eléctrico, los responsables de las políticas nacionales y regionales
deben evaluar, entre la cartera de medidas de apoyo, objetivos cuantificables
para el almacenamiento de energía, respaldando estas ambiciones con incentivos
a largo plazo y marcos regulatorios sólidos.
Baterías de litio:
hoy, la clave del almacenamiento BESS
En los últimos años, el sector de las energías renovables ha
visto en las baterías de ion de litio la solución a su principal problema: el
almacenamiento de la energía generada. Siendo uno de los elementos más pequeños
de la tabla periódica, el litio cuenta con un elevado potencial electroquímico
y puede acumular grandes cantidades de energía. Dotadas de un reducido peso y
una alta eficiencia, solo un escollo ha apartado hasta ahora a las baterías de
litio de convertirse en la principal tecnología de almacenamiento de las
renovables: su elevado costo.
Esta situación, sin embargo, parece estar cambiando. Según
un reciente estudio de BloombergNEF (BNEF), el costo de las baterías de ion de
litio se reducirá notablemente en los próximos años —más allá incluso de la
reducción del 85% que se produjo entre 2010 y 2018—. En concreto, BNEF
pronostica una reducción a la mitad de los costos de las baterías de ion de
litio por kW/h para 2030, a medida que la demanda despega en dos mercados
diferentes: almacenamiento estacionario y vehículos eléctricos.
Esto propiciará que las instalaciones de almacenamiento de
energía a nivel mundial se multipliquen exponencialmente, desde unos modestos
9GW/17GWh implementados a partir de 2018 hasta los 1.095GW/2.850GWh para 2040.
Este espectacular aumento requerirá una inversión millonaria en de dólares.
Inserción en la red
eléctrica de vehículos eléctricos
Si bien los vehículos eléctricos ayudan a reducir las
emisiones de gases de efecto invernadero, la demanda de energía para cargarlas
puede tener efectos adversos en la red, sobrecargando el sistema de
distribución. Sin embargo, estas mismas fuentes de carga se pueden convertir en
valiosos recursos de la red con controles avanzados y comunicación. En
escenarios futuros, de alta penetración de vehículos eléctricos en el sistema
eléctrico, la energía eléctrica que los alimenta será proporcionada por estas
energías renovables.
Si la carga de vehículos eléctricos se realiza a plena
potencia justo al atardecer, cuando los paneles solares están reduciendo su
potencia, o en momentos donde la velocidad del viento en los parques eólicos
disminuye, la carga neta que el resto del parque generador (recursos
convencionales) tendría que abastecer sería muy elevada. Esto obligaría a
instalar más generación, aumentar la capacidad de transmisión, adecuar las
redes de distribución y considerar nuevos servicios complementarios para el
sistema eléctrico.
Para lograr el máximo aprovechamiento de la generación
renovable, tanto centralizada como distribuida, es necesario estudiar y
comprender las variaciones de la generación y
los hábitos de consumo de energía para transporte en el
contexto local. Por ejemplo, en muchos países, la tarifa eléctrica de noche es
más baja para aprovechar los excesos de potencia base en horas de menor
consumo.
En los países donde los clientes domiciliarios tienen, en su
mayoría, una tarifa plana por consumo de electricidad, a la gran mayoría no le
ofrece ningún tipo de incentivo para modificar los patrones de consumo, por lo
cual, se debería considerar la utilización de tarifas TOU (Time-of-Use). Esto
se presta muy bien para la carga lenta (nocturna) de los vehículos eléctricos
en casa. Como la energía solar fotovoltaica tiene su máximo de generación
cercano al mediodía, es más compatible con la carga durante el día. Esto puede
ser factible si se dispone masivamente de cargadores estándar (carga más
rápida) de acceso público durante el día, en los lugares de trabajo o en
estacionamientos públicos, provistos con los apropiados medios de pago (más aún
si se cuenta con tarifas diferenciadas). Así podría lograrse un mejor
aprovechamiento del recurso fotovoltaico. Esto también ayudaría a los conductores,
con la llamada range anxiety (ansiedad por la autonomía), entre otros
beneficios. Además, la combinación de las energías renovables con sistemas de
almacenamiento de energía, permite una mayor flexibilidad en la gestión de la
demanda de energía. Esto significa que, en momentos de alta demanda, la energía
almacenada en las baterías puede utilizarse para cargar los vehículos
eléctricos, aliviando la carga de la red eléctrica convencional.
La energía solar/eólica y los vehículos eléctricos son una
combinación poderosa para enfrentar los retos ambientales actuales. En nuestro
país, la integración de estas tecnologías tiene un enorme potencial para
transformar el sector del transporte, reduciendo las emisiones de gases de
efecto invernadero, mejorando la calidad del aire y creando un modelo de
movilidad más eficiente y accesible de última tecnología. Sin duda, la
sostenibilidad y la innovación serán las claves para avanzar hacia un futuro
más limpio y saludable, la energía solar/eólica
y los vehículos eléctricos juegan un papel central en este camino.
Ricardo Berizzo
Ingeniero Electricista
2025.-
