Analizar las tendencias tecnológicas y las barreras del mercado en temas relacionados con las redes eléctricas inteligentes es el objetivo del informe ‘Smart grids en la Unión Europea. Informe sobre la situación del desarrollo tecnológico, tendencias, cadenas de valor y mercados’ del Observatorio de Tecnologías de Energía Limpia (CETO, por sus siglas en inglés). El análisis de este año se centra en la infraestructura de la red eléctrica, ya que los activos físicos de la red se reconocen cada vez más como facilitadores fundamentales de la transición a la red eléctrica inteligente y, de manera más general, para la descarbonización del sistema energético, para una transición energética rápida y eficaz.
El informe, publicado por el Centro Común de Investigación (JRC, Joint Research Centre) de la Comisión Europea, se basa en la evaluación del año pasado de las conexiones de corriente continua de alta tensión (HVDC) y analiza las líneas y cables de corriente alterna (CA) y los transformadores de potencia. De cada uno de estos temas, se expone su estado actual en términos de desarrollos y tendencias tecnológicas, análisis de la cadena de valor y competitividad global.
Líneas y cables de corriente alterna
Dentro del amplio espectro de tecnologías para apoyar la red eléctrica inteligente, el informe se centra en la infraestructura de la red eléctrica y, en particular, en los activos de la red que se han seleccionado por su relevancia e importancia: las conexiones de corriente continua de alta tensión (HVDC) centrándose en los cables y líneas de corriente alterna (CA), considerados ampliamente como uno de los facilitadores clave de la transición energética, y en los transformadores de potencia.
En cuanto a las necesidades y tendencias clave de desarrollo de la tecnología y las opciones de desarrollo futuras de los cables y líneas de corriente alterna (CA), el informe destaca que dependen casi exclusivamente de tecnologías bien establecidas y maduras con conductores convencionales. Las alternativas potenciales, como el uso de superconductores, aún se encuentran en una etapa de laboratorio o prototipo.
En general, el informe indica que las líneas y cables eléctricos son tecnologías bien probadas que se benefician de un proceso de estandarización claro y de cadenas de suministro extendidas. Además, afirma que las empresas europeas son líderes en el sector de la fabricación de cables y líneas eléctricas, tanto para productos de transmisión de alto voltaje como para activos de distribución de media o baja tensión.
La cuota europea de solicitudes de patentes para ‘Maquinaria, aparatos y energía eléctrica’ (que incluye también líneas y cables de corriente alterna) asciende al 7% del total, un porcentaje bastante similar al de otras regiones (del 6% de EE. UU. al 9% de Japón). Sin embargo, las solicitudes de patentes europeas muestran con diferencia el mayor aumento (+18%) con respecto a 2022, en comparación con todas las demás regiones consideradas.
Por otro lado, cabe destacar que la red eléctrica de la UE duplicará sus conexiones de transporte de electricidad de aquí a 2050 y añadirá unos 3 millones de km de nuevas conexiones de distribución. El informe indica que la antigüedad, cada vez mayor, de los activos existentes de la UE requerirá sustituciones sustanciales. En concreto, más de 7 millones de km de líneas (incluidos unos 300.000 km de líneas de transporte) tendrán que renovarse de aquí a 2050.
En ese contexto, según el informe, estas importantes ampliaciones de la red eléctrica requerirán grandes cantidades de materiales, sobre todo en cuanto a cobre y aluminio. Se espera que las cadenas de suministro de estos materiales se mantengan al día a corto plazo. No obstante, a medio y largo plazo existen riesgos potenciales de interrupción debido, por ejemplo, a la alta demanda y a la concentración de la producción de cobre refinado.
Transformadores de potencia
Respecto a los transformadores de potencia, el informe indica que tienen una eficiencia del 99%. Como deben dar soporte a la red eléctrica inteligente, se están empezando a equipar con dispositivos electrónicos inteligentes y se están utilizando técnicas de inteligencia artificial (IA) para gestionar estos activos.
En concreto, los transformadores de potencia se clasifican como TRL9 (Nivel de preparación tecnológica 9), lo que significa que el sistema actual está probado en un entorno operativo. Según las cifras actuales del informe, se estima que hay 4,5 millones de transformadores instalados dentro de la UE más Noruega, y se prevé que el número de transformadores se duplicará para el año 2050, con una media de 172.000 transformadores al año.
La fabricación de transformadores requiere un alto nivel de experiencia técnica y mano de obra especializada, y continúa siendo relativamente intensiva en mano de obra. El informe aborda otros aspectos, como la vida útil de los transformadores, que es de unos 30 a 40 años, y que puede llegar a los 50 años, una edad que se considera el final de su vida útil para después pasar al reciclaje.
Además, el informe destaca la escasez de transformadores de potencia y la existencia de mayores plazos de entrega. El mercado mundial de transformadores se estimó en 22.830 millones de dólares estadounidenses en 2022, y se prevé que crezca hasta los 38.910 millones de dólares estadounidenses hasta 2030, con una tasa de crecimiento anual del 7,1%.
La transformación de la red eléctrica
Las redes eléctricas y, en particular, las líneas y los cables han constituido la columna vertebral del sistema eléctrico durante más de un siglo. Sin embargo, en los últimos años el sector ha experimentado cambios radicales, con la creciente penetración de fuentes renovables y la electrificación de tecnologías clave como el transporte y la calefacción. Por lo tanto, el informe destaca que es de suma importancia que la red eléctrica sea capaz de acomodar y permitir nuevos patrones de generación y consumo de energía, actuando como un facilitador clave de la transición energética.
Por su parte, los transformadores de potencia también son una parte fundamental de la red eléctrica. Transforman la electricidad a alta tensión para facilitar la transmisión con pérdidas mínimas, mientras que por otro lado la transforman a baja tensión para redes de distribución local que cubren necesidades comerciales y residenciales.
La red eléctrica está experimentando cambios y mejoras importantes para apoyar la transición energética. El análisis del informe en su conjunto demuestra la importancia de los cables de la red eléctrica y los transformadores de potencia, y revela su papel clave en la futura red eléctrica inteligente y, en consecuencia, para el desarrollo de la transición energética.