Un reciente informe de la Agencia Internacional de la Energía (IEA, por sus siglas en inglés) ofrece un balance mundial de los esfuerzos para integrar las energías renovables variables en 50 sistemas eléctricos, identificando las mejores prácticas y los desafíos clave, y sitúa a España como unos de los países como ejemplo a seguir. El informe destaca que para aprovechar todo el potencial de la expansión de la energía solar fotovoltaica y eólica se necesitan estrategias de integración proactivas.
El informe ‘Integrating Solar and Wind: Global experience and emerging challenges’ (La integración de la energía solar y eólica: experiencia mundial y desafíos emergentes) de la IEA sostiene que, a medida que la energía solar fotovoltaica y la energía eólica crecen a un ritmo acelerado en todo el mundo, los gobiernos deben actuar para garantizar que estén bien integradas en los sistemas eléctricos, o corren el riesgo de perder beneficios significativos.
La energía solar fotovoltaica y eólica en el sistema eléctrico
La energía solar fotovoltaica y la energía eólica son tecnologías cruciales para la descarbonización, especialmente en el sector eléctrico. Ambas tecnologías han estado creciendo a un ritmo acelerado, más del doble de la capacidad instalada y casi duplicando su participación en la generación mundial de electricidad entre 2018 y 2023. Impulsada por políticas gubernamentales de apoyo y continuas reducciones de costes, el informe prevé que la capacidad de estas fuentes renovables siga expandiéndose rápidamente hacia 2030.
Para maximizar las ventajas de esta capacidad adicional, estas fuentes de energía renovable variable deben estar bien integradas en los sistemas eléctricos a medida que se implementan. Según el informe, retrasar la implementación de medidas para apoyar la integración podría dar como resultado que la generación de electricidad a partir de energía solar fotovoltaica y eólica sea un 15% menor en 2030, y se reduzca en cinco puntos porcentuales su participación en la combinación eléctrica mundial. Además, probablemente resultaría en una reducción hasta un 20% menor de las emisiones de dióxido de carbono (CO2) en el sector eléctrico.
Balance de los esfuerzos para integrar las renovables en 50 sistemas eléctricos
Un aspecto clave de este informe es el primer balance mundial, único en su tipo, de las medidas de integración de energías renovables variables en 50 sistemas eléctricos, que representan casi el 90% de la generación de energía solar fotovoltaica y eólica a nivel mundial en la actualidad. Para ello, se incluyen evaluaciones actualizadas de los países utilizando el marco de la Agencia Internacional de la Energía para las fases de integración de energía renovable variable, desarrollado originalmente en 2017 y actualizado por última vez en 2019.
En concreto, el marco de trabajo de la IEA para la integración de energía eólica y solar fotovoltaica describe seis fases de aumento del impacto de ambas tecnologías en el sistema eléctrico. Cada fase presenta nuevos desafíos que requieren medidas específicas para permitir la adopción segura y rentable de energía eólica y solar.
Las fases 1 a 3, consideradas fases bajas de la integración de energía eólica y solar, experimentan impactos relativamente bajos, y la mayoría de los desafíos se pueden abordar mediante modificaciones sencillas de los activos existentes o mejoras operativas. Mientras que las fases 4 a 6 se consideran fases altas y marcan una influencia creciente de la energía eólica y solar en la configuración de las operaciones del sistema, lo que requiere una transformación fundamental del sistema eléctrico.
Según el análisis, en un escenario en el que los países cumplan con sus objetivos anunciados en materia de energía y clima, los que actualmente tienen una baja proporción de energía renovable variable en sus combinaciones energéticas representan dos tercios del crecimiento de la generación hasta 2030. Por lo general, pueden impulsar la implementación sin implementar cambios radicales en todo el sistema. Las medidas conocidas y probadas, como mejorar la flexibilidad de los activos existentes y mejorar las previsiones, tienden a ser suficientes. El informe, que identificó las medidas de integración básicas implementadas en los 40 sistemas de la fase 2 o superior, reveló una característica común: podrían implementarse de manera específica y progresiva.
Por su parte, los desafíos más difíciles suelen materializarse en niveles más altos de penetración de la energía solar fotovoltaica y eólica. Sin embargo, el informe indica que los sistemas pioneros, como los de Dinamarca, Irlanda, Australia del Sur y España, también están encontrando formas de abordar estos problemas, despejando el camino para otros. El desarrollo de tecnologías de almacenamiento y de nuevas redes eléctricas, por ejemplo, está desempeñando un papel importante en la gestión de las variaciones en la producción de energía solar fotovoltaica y eólica a lo largo del día y de las estaciones.
Sistemas eléctricos de vanguardia para la integración de renovables
El informe destaca que algunos sistemas de energía de vanguardia están gestionando de manera eficaz altos niveles de energía renovable variable. En concreto, sistemas como los de Dinamarca, Irlanda, Australia del Sur y España han alcanzado la Fase 4 o superior, integrando entre el 35 y el 75% de energía renovable variable en su generación anual, según el sistema.
En estos niveles de penetración, el informe indica que los desafíos en materia de estabilidad y flexibilidad en todos los marcos temporales se vuelven más agudos. Estos sistemas a menudo ven que la energía renovable variable cubre la mayor parte de su generación durante más de un día, lo que requiere soluciones innovadoras en términos de operación, planificación y financiación de su sistema de energía.
De esta manera, las experiencias de estos países proporcionan información valiosa para otros sistemas en todo el mundo que buscan acelerar la integración de energía renovable variable.
España, en la Fase 4
En concreto, España han alcanzado la Fase 4, una fase que se caracteriza por períodos en los que las energías renovables variables cubren casi toda la demanda. El principal desafío en esta fase es gestionar la estabilidad del sistema durante los momentos de alta penetración de las energías renovables variables. Además, los sistemas en esta fase también tienden a experimentar una congestión generalizada de la red, dada la velocidad a la que ha crecido la energía renovable variable y su variada distribución geográfica.
Estos desafíos requieren el desarrollo de soluciones para todo el sistema que mejoren las respuestas a las rampas pronunciadas y la baja inercia, así como para abordar el aumento de la congestión de la red.
Por su parte, Dinamarca se convirtió en el primer país en ser clasificado como Fase 5 de la integración de energías renovables variables en 2022, lo que ofrece nuevos conocimientos sobre la gestión de altos niveles de energías renovables variables. El principal desafío en esta fase consiste en gestionar de manera eficiente períodos prolongados de cuotas bajas y altas de energías renovables variables que pueden durar desde días hasta meses, que introducen nuevos desafíos técnicos y económicos.
A lo largo de los años, Dinamarca ha implementado diversas medidas de integración a medida que avanzaba en las distintas fases. Actualmente, gestiona los desafíos de la Fase 5 principalmente a través de amplias interconexiones con los sistemas eléctricos vecinos, al tiempo que explora otros desarrollos como el almacenamiento, el acoplamiento sectorial y la instalación de más energía solar fotovoltaica para aprovechar sus complementariedades con la energía eólica.
Por último, la Fase 6 representa los sistemas en los que casi toda la demanda de electricidad se satisface con energía solar fotovoltaica y eólica. En la actualidad, ningún sistema importante en todo el mundo está clasificado en esta fase. No obstante, cabe señalar que, en un contexto de lograr las emisiones netas cero, el análisis de la IEA no contempla los sistemas de la Fase 6 como el objetivo al que apuntar para descarbonizar el sistema eléctrico, sino como una fase de nicho para sistemas más pequeños (como algunos sistemas insulares) con una adopción extremadamente alta o absoluta de energía eólica variable.
Estrategias de integración proactivas
Según el informe, la mayoría de las soluciones tecnológicas para abordar los obstáculos emergentes están maduras o cerca de madurar, y su implementación exitosa a menudo depende de políticas y medidas regulatorias adecuadas, más que de nuevos avances tecnológicos. Aun así, incorporar mayores niveles de energías renovables variables a los sistemas de energía requiere repensar las formas en que tradicionalmente se han planificado y operado. En este sentido, el informe subraya que esto requerirá medidas proactivas a nivel mundial a medida que la adopción de energías renovables continúa a buen ritmo.
Para garantizar la integración exitosa a gran escala de la energía solar fotovoltaica y eólica, con el objetivo de cumplir los objetivos de transición energética global, el informe hace un llamamiento a la acción estratégica de los gobiernos, a la mejora de la infraestructura y a la realización de reformas normativas. La obtención de datos sólidos, la colaboración de las partes interesadas y la priorización de las medidas de integración por parte de los gobiernos son esenciales para superar estos desafíos y lograr un futuro energético sostenible, concluye el informe.