La resiliencia y la flexibilidad del sector eléctrico contra el clima

Consideraciones importantes para el futuro energético, es importante que usemos fuentes de energía limpia y con muy baja huella de carbono.

El Cambio climático es uno de los retos más grandes que enfrenta la humanidad. Y nuestras fuentes de energía actuales, como combustibles fósiles y la emisión vinculada de carbono son en parte responsables del cambio climático.

Pero, para proteger nuestro planeta y el medio ambiente y para gestionar los efectos negativos del cambio climático, los que ocurren por emisiones de gases de efecto invernadero (o GEI) durante la quema de combustibles fósiles, es importante que usemos fuentes de energía limpia y con muy baja huella de carbono.

Por eso, en lugar de combustibles fósiles, debemos usar más fuentes de energía renovable, la generación hidroeléctrica y la electricidad de centrales nucleares que producen electricidad con mucho menos cantidades de emisiones de carbono durante sus ciclos de vida. Esta es la razón principal por la que hoy en el sector energético está pasando por un tiempo de gran cambio y restructuración.

No obstante, la transición energética está causando otros efectos en la resiliencia y la estabilidad del sector energético, especialmente en la red eléctrica. Las fuentes de energía renovable no son fijas, sino que tienen variabilidad durante el día y en las diferentes estaciones del año.

Por un lado, puede causar situaciones de escasez de suministro, la producción de los módulos fotovoltaicos es casi cero en horas de oscuridad o en los días nublados y las turbinas eólicas no funcionan y no producen electricidad cuando la velocidad del viento está baja.

Por otro lado, se pueden generar situaciones de producción excesiva que depende del tiempo, si la demanda es baja y la red también no tiene capacidad de transmitir tanta electricidad, el sistema de gestión que se adopta hoy en día es reducir la generación de las centrales térmicas, para que las renovables sigan funcionando.

Ambos problemas están creciendo mientras que el porcentaje de las energías renovables conectadas con la red eléctrica se amplía en casi todos los países.

La red necesita permanecer en balance cada segundo – la frecuencia de la red eléctrica se debe mantener entre límites muy estrictos para sostener la estabilidad. En los tiempos de baja producción de electricidad por las renovables y sin alternativas, el sistema eléctrico podría estar en peligro y generar un ‘blackout’ o apagón del sistema, la solución tiene dos lados:

1. Necesitamos cargas eléctricas flexibles, conectadas con la red.

El almacenamiento de energía es una manera de manejar los efectos diarios y garantizar el balance entre suministro y consumo de electricidad.

Las baterías de litio pueden almacenar la electricidad por unas horas, generalmente hasta 4 o 6 horas cada día. Las bombas hídricas representan otra posibilidad más común y bien conocida ya que existe en muchos países con las centrales hidroeléctricas.

Una opción más es el uso de los electrolizadores para utilizar energía excesiva y producir y almacenar hidrogeno verde por largo plazo. Esos sistemas pueden responder muy rápidamente a las condiciones cambiantes y ajustar la tasa de producción de hidrógeno correspondiente.

Durante tiempos de escasez, es posible convertir hidrogeno en electricidad usando las reservas almacenadas para satisfacer la demanda máxima. Las plantas de energía solar concentradas también funcionan con almacenamiento térmico (en sales fundidas, rocas o arena) y pueden suministrar electricidad y calor en tiempos de oscuridad y por unos días, dependiente del tamaño del tanque de almacenamiento térmico.

2. Las condiciones climáticas extremas (y especialmente de largo plazo, que se mantienen por varios días) representan otro problema grave.

Tiempos largos sin mucho viento y sol y almacenamiento únicamente de corto plazo causan estas situaciones. Recientemente (enero 2024) se desarrollan situaciones como estas en Canadá y Estados Unidos. En una ola de frío severa, los sistemas de almacenamiento que hoy existen, no son adecuados para esta situación difícil y compleja.

Para superar condiciones como estas, es necesario que el sistema incluya los generadores de electricidad de tipo base-load (carga base) por ejemplo, los que funcionan con carbón, gas o energía nuclear, juntos con las renovables.

En tiempos de malas condiciones climáticas y producción de electricidad limitada, por lo menos, se puede garantizar que los servicios de emergencia funcionen satisfactoriamente y para alcanzar las metas de descarbonización profunda, cuando tenemos que reducir la dependencia de las centrales de carbón o gas, ampliar el rol de la energía nuclear es muy importante para mantener la resiliencia del sistema.

El diseño del sistema eléctrico del futuro va a tener una estructura nueva y va a utilizar tecnologías bastante diferentes de los sistemas hoy; Es importante que realicemos actividades de investigación, desarrollo y despliegue en todas las opciones de energía limpia, sin prejuicios basadas en la ideología y las ideas equivocadas.

FUENTE: Ombudsman Energía México A.C.