viernes, 26 de junio de 2020

¿Son confiables las energías renovables? Mitos y realidades de la generación de energía solar y eólica.


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

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