La energía solar y eólica son, por sus evidentes características, más variables e inciertas que las fuentes más
tradicionales de electricidad como termoeléctricas e hidroeléctricas.
Hay algunos conceptos que
provocan preocupación en lo que se refiere a la contribución de este tipo de
energía para tener energía más confiable y barata:
- Hay necesidad de incrementar las plantas de generación de energía de reserva.
Esto aplica para dos conceptos:
el tener plantas de energía que suplan la falta de generación de energía solar
y eólica y el tener plantas de energía que suministren la carga que las plantas
eólicas y solares no son capaces de proveer al 100%.
Para el primer concepto, es
cierto que la producción de energía solar y eólica es variable de acuerdo a las
condiciones horarias y climáticas y, al menos de momento, no se puede conocer
su generación con absoluta precisión. Una parte de la solución, es instalar más
plantas de generación de energía renovable dispersos geográficamente. Un panel
solar o una turbina eólica pueden tener una gran variabilidad e producción con
diferencia de segundos, pero si se instalan en más cantidad en diferentes
locaciones, el impacto de la variabilidad sobre el total del sistema puede ser minimizado.
En la siguiente imagen se observa como el incremento en el número de unidades
de generación de energía renovable suaviza la variabilidad de la producción de
energía.
También es posible minimizar la necesidad de respaldo con el
avance tanto el pronóstico de condiciones meteorológicas como de nuevas
tecnologías. Los pronósticos con dos horas de antelación para plantas eólicas
ya tienen errores menores al 7%. En cuanto a la tecnología, tanto paneles como inversores solares han ido evolucionando, de tal forma que actualmente sombras
parciales en los paneles ya no afectan la producción del todo el sistema.
Finalmente, para atajar el problema tanto de variabilidad
como de suministro de carga, es necesario contar con plantas de respaldo, las
cuales ya existen en la mayoría de los sistemas eléctricos. Los sistemas
eléctricos regionales o nacionales ya contaban con una variedad de fuentes de
generación de electricidad previo a la inclusión de energías renovables en
estos sistemas, además de que las redes ya tenían una variabilidad de demanda
de energía debido a las distintas necesidades horarias y diarias de la población.
Se ha encontrado que en la mayoría de los casos un incremento mínimo de plantas
de reserva es suficiente para incorporar de forma importante las energías
renovables a las redes regionales y nacionales.
- La variabilidad y falta de certeza impactan en los costos de operación y en las emisiones de las termoeléctricas.
Sí impactan, pero es mucho mayor el beneficio. Las plantas
de respaldo pueden ver incrementados sus costos de operación debido al descenso
en la eficiencia de los ciclos de generación e incremento de costos de mantenimiento.
Sin embargo, en un estudio reciente considerando un escenario con 35% de suministro
anual de energía solar y eólica en el occidente de Estados Unidos, se encontró
que los ahorros en combustibles serían mucho mayores (7,000 millones de USD)
que el incremento de costos por mantenimiento y descenso en la eficiencia (hasta
157 millones de USD al año). Adicionalmente, se tendría un descenso de aproximadamente
el 30% en la emisión de dióxido de carbono.
- Los límites técnicos de penetración de energía solar y eólica en una red nacional.
Cada vez se incrementa más la integración de energía eólica
y solar en redes nacionales, incluso por arriba del 25% anualmente, con
aportaciones momentáneas por encima del 50%. Aunque las plantas eólicas y
solares inicialmente no podían aportar inercia y respuesta de regulación
primaria de frecuencia, las cuales incrementan la confiabilidad de un sistema,
las plantas modernas de energía renovable ya están comenzando a incorporar
control de potencia activa mediante inercia sintética, respuesta de regulación
primaria de frecuencia y controles de generación automática. Se ha estudiado
que las plantas de energía renovable pueden proveer una gran parte la energía
de un sistema sin comprometer su confiabilidad si incorporan control de
potencia activa.
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Fuente: https://www.nrel.gov/docs/fy15osti/63045.pdf
