METIS es un software simulador de energía operado por la Dirección General de Energía (DG ENER) de la Comisión Europea, con la colaboración del Centro Común de Investigación (JRC) de la UE, que proporciona un análisis de alta granularidad del sistema energético europeo para electricidad, gas, hidrógeno y calefacción. El proyecto METIS 2, que se llevó a cabo entre 2018 y 2022, ha incorporado desarrollos adicionales a METIS centrados en el modelado de redes de transporte y distribución, y en una representación multienergía mejorada.
METIS forma parte de un proyecto de investigación de DG ENER, en el marco del programa Horizonte 2020, desarrollado por un consorcio formado por Artelys, IAEW (RWTH Aachen University), ConGas y Frontier Economics.
Este modelo matemático, basado en una serie de módulos interconectados, simula el funcionamiento de los sistemas y mercados energéticos cada hora para todo un año, al tiempo que tiene en cuenta incertidumbres como las variaciones climáticas. Puede usarse a nivel nacional y regional. La Comisión Europea utiliza METIS para respaldar la elaboración de políticas basadas en evidencias en el ámbito de la electricidad. De hecho, se ha usado para preparar las propuestas de legislación sobre mercados e infraestructuras energéticas.
Aborda temas como los impactos de la integración masiva de fuentes de energía renovables en la operación del sistema energético y el funcionamiento de los mercados, modelado de mercados de electricidad bajo diferentes diseños de mercado, modelado de flujos de electricidad entre zonas, análisis de coste-beneficio de proyectos de infraestructura y de impactos en la seguridad del suministro, análisis de adecuación de la generación, sinergias potenciales entre los distintos vectores energéticos, coste/ahorro de una medida específica para un año e impacto de nuevos usos de la energía como los vehículos eléctricos.
Por su parte, el recién concluido proyecto METIS 2 se llevó a cabo con los objetivos principales de complementar las herramientas de modelado energético existentes en la Comisión Europea, proporcionar capacidades analíticas más sólidas, aumentar la transparencia y ofrecer una plataforma para la coordinación de análisis relacionados.
Entre las novedades de la actualización de METIS aportadas por METIS 2, figuran un módulo de red de distribución, un módulo de red de transporte y una representación multienergía mejorada del sistema energético de la Unión Europea, que también integra el hidrógeno.
Escenarios de la estrategia europea a largo plazo en METIS
A finales del pasado mes de diciembre, se publicaron cinco notas técnicas referentes a los nuevos desarrollos realizados en el marco del proyecto METIS 2. La primera, bajo el título ‘Metodología para la integración de los escenarios de la estrategia a largo plazo de la Comisión Europea en METIS’, describe los diferentes conjuntos de datos que se utilizaron para modelar el sistema eléctrico europeo y los pasos de calibración que se realizaron para obtener un conjunto coherente de supuestos para el modelo de sistema energético METIS.
Se seleccionaron tres escenarios en diferentes horizontes temporales para integrarlos en METIS. Un primer escenario denominado Baseline, con horizonte 2030, incluye las políticas acordadas recientemente hacia la descarbonización de la UE. Para reforzar estas medidas con el fin de cumplir con los objetivos del Acuerdo de París, se han considerado cinco itinerarios basados en diversas tecnologías: eficiencia energética, economía circular, electrificación, hidrógeno y Power-to-X (P2X).
El escenario 1.5TECH combina las cinco tecnologías para alcanzar la descarbonización en 2050 y el escenario P2X, con horizonte 2050, es el más ambicioso en términos de potencial de almacenamiento según el ejercicio de modelización realizado para la definición de estos escenarios.
La metodología utilizada para calibrar todos los activos incluidos en los tres escenarios METIS aborda la demanda de energía, de potencia y de P2X; la generación de energía eólica, solar, hidroeléctrica y térmica; las emisiones de CO2 y la flexibilidad, entre otras cosas.
Nuevas características de METIS
La segunda nota técnica, ‘Módulo de integración del sistema de energía’, presenta las características de METIS recientemente desarrolladas en el marco de METIS 2 que amplían las capacidades de la herramienta para representar sistemas de múltiples energías y facilitan la evaluación de estrategias de integración de sistemas energéticos, es decir, una optimización conjunta de los sistemas de energía, hidrógeno y calor industrial.
Esto permite una mejor cuantificación de las sinergias resultantes del acoplamiento sectorial, la flexibilidad alivia las limitaciones del sistema y, de este modo, se reduce el coste de operación, al disminuir la necesidad de tecnologías de carga máxima. Además, puede permitir un dimensionamiento más limitado de la infraestructura, lo que reduce las necesidades de inversión para satisfacer la demanda de energía.
Entre los desarrollos incluidos en la última versión del modelo METIS, figuran las curvas de coste-potencial para la generación renovable y la ampliación de su perímetro habitual de gas y electricidad para cubrir la cadena Power-to-X, centrándose en el hidrógeno y el suministro de calor industrial.
Módulo de transmisión de potencia
La nota técnica ‘Módulo de transmisión de potencia’ describe que este módulo de METIS ofrece una mejor representación de los flujos de electricidad en la red de transporte, permitiendo usar un modelo más preciso de los sistemas eléctricos de potencia europeos al evaluar la viabilidad de integrar las fuentes de energía renovable y estudiar la necesidad de soluciones de flexibilidad.
Para ello, este módulo incluye dos elementos diferentes. El primero consiste en una representación explícita de la física de los flujos de potencia en la red de transmisión, mientras que el segundo es un complemento al modelado zonal existente en METIS que permite utilizar un modelo más complejo de los intercambios entre países vecinos a través de una representación basada en flujos de las capacidades de interconexión entre zonas.
En resumen, los modelos de red de transmisión incluidos en METIS tienen el propósito de ampliar el alcance de la modelización del sistema eléctrico desde un enfoque basado en el mercado puro a una evaluación más holística, integrando la dimensión de la red de transporte. La modelización de la red de transporte se lleva a cabo mediante la aplicación de tres modelos diferentes -modelo de mercado zonal (ZMM), flujo de carga de CC nodal (DCLF) y flujo de potencia óptimo de CC nodal (DCOPF)-, cada uno de los cuales persigue un objetivo diferente a través de un enfoque específico.
Para ejecutar simulaciones utilizando el módulo de transmisión METIS, se han desarrollado dos conjuntos de datos nodales que representan la red de transmisión europea: uno de la red de transmisión paneuropea y otro de la red de transmisión en clúster.
Modelado de redes de distribución
En cuanto a la cuarta nota técnica, titulada ‘Modelado de redes de distribución: recopilación de datos, desagregación de activos y metodología para llenar vacíos de datos’, recoge que el proyecto METIS 2 supone nuevos desarrollos en el modelo METIS que permitirán analizar la interacción del mercado eléctrico europeo con las redes de transporte y distribución.
Se propone una división en tres arquetipos de red principales para cada país -urbano, semiurbano y rural-, con subdivisiones por país, ya que el tipo de zona incide en las características de la red y los criterios de diseño. Estos arquetipos se conectan al modelo de mercado METIS para evaluar el impacto de las soluciones específicas.
Este documento incluye el caso de estudio de España, que ilustra la desagregación de los activos de demanda y generación por zona climática, área (urbana, semiurbana, rural) y nivel de tensión. En total, se diferencian seis grupos de zonas climáticas y las variables disponibles para distribuir los activos entre estos grupos son: población, superficie, temperatura, irradiación y generación eólica.
Por último, la nota técnica ‘Módulo de red de distribución: metodología y funcionalidades’ describe que este módulo recientemente desarrollado amplía la capacidad de METIS para modelar las redes de distribución de electricidad europeas. Especialmente, con la implementación de los arquetipos, que modelan los sistemas de distribución eléctrica; y con la inclusión del modelo de flujo de potencia óptimo Distribution Core Model (DCM), para emular su funcionamiento.