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Un equilibrio energías renovables: ¿La solución del sector eléctrico?

Un equilibrio energías renovables: ¿La solución del sector eléctrico?

Eduardo Olivares Pérez, Ph.D. Consultor.

 

La electricidad es un insumo vital para las sociedades y humanidad. De la disponibilidad de energía eléctrica en el presente y futuro, en términos de suficiencia, calidad, precio y respeto al medio ambiente, depende el desarrollo económico y social así como la calidad de vida de la población. Estamos ante una paradoja: la demanda de energía eléctrica crece inexorablemente al paso del tiempo -las ventas están aseguradas para las empresas del sector-, pero por momentos parecería que no deseáramos que creciera porque suplirla es complejo, costoso, además de que en condiciones actuales conlleva una determinada afectación al medio ambiente.

La generación eléctrica consiste en transformar una energía primaria en electricidad. Se divide en tres grandes grupos; convencionales, usualmente combustibles fósiles (contaminantes en mayor o menor grado), las energías renovables, y otros (nuclear, cogeneración eficiente). Por la problemática del calentamiento global a consecuencia de la emisión de gases de efecto invernadero (GEI), el mundo se ha propuesto descontaminar en lo posible la generación eléctrica. La Transición Energética (TE) es un esquema acordado internacionalmente para procurar contener el incremento en la temperatura promedio en el planeta como consecuencia de la actividad humana. La TE consiste en transitar de un sistema energético sustentado en los combustibles fósiles a uno de bajas -o sin emisiones- de carbono. De momento no existe en el sector eléctrico tecnología cien por ciento inocua. Hasta las llamadas energías limpias o renovables conllevan asociados ciertos perjuicios colaterales –por ejemplo casi todas tienen huella de carbono o contaminación en su proceso de fabricación, construcción y operación-. Lo deseable es que la generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica sea con nulos o mínimos efectos ambientales. Esto se percibe al día de hoy como algo sumamente difícil de lograr. Aproximadamente el ochenta por ciento de la energía que mueve al mundo proviene de combustibles fósiles. Esto impacta severamente en la contaminación ambiental y por ende en el calentamiento global.

La matriz de generación en México se compone de plantas de ciclo combinado, térmicas convencionales, hidroeléctricas, carboeléctricas, nuclear, eoloeléctricas, turbogas, cogeneración, geotermoeléctricas, combustión interna, fotovoltaica, bioenergía, en ese orden. Un alto porcentaje de la generación de electricidad en nuestro país (72.15 %) es con combustibles fósiles. Las energías renovables; agua, viento (terrestre y marino), solar (fotovoltaica y termosolar), biomasa, geotérmica, mareomotriz, entre otros, tienen fortalezas y debilidades. Además de la hidráulica, las otras renovables competitivas por precio y volumen son la eólica (terrestre) y la solar (fotovoltaica). Hablemos de sus bondades. Son apreciadas porque por cada KWH producida con ellas se evita quemar combustibles fósiles además que reemplazan a energías más caras y contaminantes. El energético primario es considerado inagotable y sin costo. Ahora hablemos de las debilidades. La mayoría de las renovables son intermitentes. En el caso eólico, la disponibilidad y velocidad del viento es variable. En la solar solo se genera de día cuando las condiciones lo permiten. En ambos casos se depende de cuestiones meteorológicas. Al ser intermitentes, no se puede programar su despacho para satisfacer una determinada demanda. Esto obliga a tener que disponer del respaldo de energía convencional para garantizar atender las necesidades del sistema. Las renovables se consideran una fuente de energía, no de potencia, porque no se puede predecir cuál será la potencia que se inyectará al sistema en un determinado momento ni por cuánto tiempo. Esta variabilidad ocasiona enormes problemas técnicos. En el caso de las eólicas, si hay poco viento se para la generación. Si hay viento adecuado, pueden operar a plena producción. Si el viento es demasiado fuerte por encima de los rangos de seguridad se deben detener los aerogeneradores. Todo puede variar en cuestión de pocas horas. Es un reto mayúsculo equilibrar la generación renovable con la convencional ante la demanda del sistema. Un paro brusco por falla o por viento puede ocasionar un disturbio en el sistema completo. La energía solar es más predecible que la eólica pero no está disponible en horarios de demanda punta y sus costos de inversión son mayores. Renovables como la eólica y solar presentan además de la intermitencia, el problema de carecer de inercia rotatoria, que repercute en la dificultad para responder ante disturbios en el sistema eléctrico por el tema de control de frecuencia, lo cual combinado pone en riesgo la estabilidad de los sistemas eléctricos interconectados.

Almacenar las energías renovables aún es complicado y costoso. Existen esquemas mecánicos, químicos y electromagnéticos. En el tema de acumular de manera masiva la energía renovable en condiciones técnico-económicas viables para reutilizarse en otros horarios, hay mucho camino por andar. Con la tecnología disponible, no es posible pensar en grandes sistemas eléctricos abastecidos por renovables al 100%. El almacenamiento masivo de energía es demasiado costoso e insuficiente para mitigar totalmente la intermitencia. Actualmente se puede lograr una alta participación de renovables en los sistemas eléctricos con fuertes inversiones y por cortos periodos de tiempo, no de manera permanente.

Mantener la estabilidad de los sistemas eléctricos interconectados mientras participan las renovables intermitentes es altamente complejo. Sin entrar en rebuscados detalles técnicos, se debe cuidar mantener los valores adecuados de parámetros como voltaje, frecuencia, factor de potencia, corto circuito, entre otros. Apremia mayor investigación y desarrollo tecnológico que revolucione para bien el sector eléctrico. Mientras esto llega a suceder, la nuclear se percibe como una opción de energía limpia prometedora para hacer frente al crecimiento de la demanda con reactores de última generación, más seguros, compactos, menos costosos y con un mejor manejo de residuos. El hidrógeno se vislumbra potencialmente como un disruptor en la generación de energía limpia pero al igual que otras fuentes no convencionales precisa de innovaciones que las catapulten a niveles significativos y asequibles. Pareciera que en el tema de energías renovables las debilidades opacan a las bondades. No exactamente. Lo que sí es cierto es que es extremadamente dificultoso el desarrollo intensivo de las renovables en las condiciones actuales.

¿Entonces debería detenerse la transición energética? Por supuesto que no. Hay que tomar en cuenta diversas consideraciones. Una generación eléctrica 100% limpia permanente no es algo factible en el corto y mediano plazo para ningún país del mundo. El crecimiento de las energías renovables en el futuro, estará condicionado por el desarrollo de sistemas de almacenamiento y de tomar medidas que permitan la conexión y aportación de las renovables en condiciones de seguridad y confiabilidad. Entre ellas, diseñar e invertir en los sistemas eléctricos para que puedan operar bajo condiciones extremadamente complejas y flexibles. Esto incluye una serie de acciones. Contar con una red de transporte robusta, flexible y confiable que permita interconectar y coexistir adecuadamente la energía renovable y la convencional para cubrir la demanda. Planear una serie de servicios conexos; contar con generación de respaldo, planificar el despacho de centrales, entre otros. En cuanto a precios, aunque las renovables tienen bajos costos de producción cuando cuentan con condiciones meteorológicas propicias (viento, irradiación), su variabilidad las hace menos confiables que las convencionales. Deben cuantificarse los costos colaterales (almacenamiento, respaldo, inversiones en infraestructura, porteo) para reflejarlos y determinar lo que cuesta en realidad poner un KWH renovable en el mercado, y también para que este precio sirva para que no se inhiba la inversión en plantas convencionales eficientes indispensables para compensar las debilidades de las renovables.

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Mientras no existan innovaciones disruptivas que cambien radicalmente la manera de producir, gestionar y consumir la energía eléctrica de manera más eficiente, limpia y barata, debe existir una orientación hacia procurar un equilibrio en la convivencia de las energías convencionales y renovables en condiciones de seguridad, calidad, confiabilidad y precio para el sistema eléctrico y para los usuarios finales. También conviene enfatizar en la eficiencia energética (intensidad energética), que significa procurar producir mayor desarrollo (PIB) y calidad de vida con menos consumo de energía.

Desafortunadamente las renovables de momento no son la solución completa e inmediata para el sector eléctrico. El verdadero reto es cómo lograr seguir incorporando energías limpias en condiciones técnicas y económicamente adecuadas. Para esto es necesario comprender y atender el tema de manera integral si queremos transitar de manera segura hacia una matriz energética más amigable con el medio ambiente. La disponibilidad de combustibles fósiles está disminuyendo y se incrementan los precios además de que su uso contamina el planeta. En la generación de electricidad a nivel mundial la energía solar tiene actualmente una aportación del 2.61% y la eólica del 5.31%. Aunque los costos han ido marcadamente a la baja en las últimas décadas, con esta escasa participación y las limitaciones técnicas que presentan, se asume que no resolverán en el corto ni mediano plazo el problema de la demanda mundial de electricidad ni el de descarbonizar el sector eléctrico. El anhelo es que con innovaciones las renovables y limpias sí se conviertan más temprano que tarde en la solución para el sector energético.

Mientras tanto, es imperativo que los proyectos de energía alcancen un equilibrio tecnológico, económico, social y ambiental, lo mismo que consensos y colaboración para bien del sector: gobierno, iniciativa privada, academia, colegios, organizaciones y sociedad. Conviene exista una actitud propositiva por parte de todos los actores para hacer fuerte al sector eléctrico mexicano bajo la premisa que necesitamos asegurar la disponibilidad de energía eléctrica para el presente y para el futuro, con calidad, suficiencia, precio y sustentabilidad. Ojalá exista voluntad de todas las partes para lograrlo. Así todos saldríamos ganando.

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