Energía y medio ambiente

Energía renovable: la falacia del poder de carga base

Energía renovable: la falacia del poder de carga base

Proporcionar energía de carga básica a partir de fuentes renovables para aumentar aún más la energía renovable es un desafío, pero se puede lograr. Así es como.

Una crítica común a la energía renovable es que debido a que es intermitente, requiere energía de respaldo de tecnologías energéticas convencionales basadas en combustibles fósiles como el gas natural. Un crítico reciente que publicó un comentario sobre otro artículo sobre Ingeniería interesante preguntó cómo el Reino Unido podría cubrir la demanda de carga base en invierno, citando una cifra de aproximadamente 32 GW y una demanda máxima de aproximadamente 47 GW, cuando el viento no sopla y el sol no no brilla.

Para empezar, esta suposición se basa en una serie de falacias, una de ellas es que ya tenemos un sistema de energía perfectamente confiable. En realidad, no lo hacemos, por la sencilla razón de que no existe tal cosa. Además, algunas tecnologías de energía renovable, como el biogás y la geotermia, ya pueden suministrar energía de base.

La experiencia de Alemania

Malte Jansen es un experto en energía que trabaja con el Instituto Fraunhofer de Alemania. El Sr. Jansen habló en un evento en julio de este año organizado por la Unidad de Inteligencia de Energía y Clima (ECIU), una organización sin fines de lucro que apoya el debate informado sobre cuestiones de energía y clima en el Reino Unido. Jansen dirige un proyecto en Alemania llamado Kombikraftwerk que modela la implementación de una red de energía 100% renovable. En este escenario alemán, los generadores renovables más importantes son la eólica, la solar y la biomasa. Se supone que la forma más importante de almacenamiento de energía es la conversión de electricidad renovable en metano, junto con las centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo, las baterías y la energía a gas. Las estaciones de cogeneración descentralizadas y las centrales eléctricas de gas centralizadas que utilizan biogás (metano) pueden convertir el biogás en electricidad, actuando así como centrales de reserva para los momentos en que hay poco viento o sol. En una hora de alta carga, con poca generación eólica y solar, las centrales de metano generan un valor máximo de 43 GW.

Se modelaron dos mecanismos diferentes para la estabilización de frecuencia. Uno de ellos se refiere al principal cambio de frecuencia a corto plazo resultante de una falla repentina de un generador grande. En este caso, la energía faltante se toma de las masas giratorias de las centrales térmicas e hidroeléctricas. Después de este mecanismo de estabilización pasiva, la energía de equilibrio primaria proviene de las centrales eléctricas previstas, suministradas en unos pocos segundos. Estos proporcionan más potencia estabilizando así la frecuencia nuevamente. Sin embargo, si el período hasta la provisión total de energía de equilibrio permanece en 30 segundos, la frecuencia después de tal falla es demasiado baja para una alta alimentación de energía renovable, dado que las plantas de energía eólica y solar no pueden proporcionar masa giratoria para la red. Por esta razón, el modelo simula tiempos de reacción mucho más rápidos para el sistema incorporando energía solar y eólica, energía a gas y baterías, resolviendo así el problema.

Ya son posibles extracciones tan rápidas de estos sistemas, lo que permite que las energías renovables compensen la falta de masa giratoria. El sistema requiere grandes capacidades de almacenamiento para un suministro completo y los diversos sistemas descentralizados deben estar conectados en red para compensar las fluctuaciones de frecuencia y voltaje local.

También se llevaron a cabo pruebas de campo junto con las simulaciones con el fin de demostrar la capacidad de dicho sistema para proporcionar reserva de control. Los diversos sistemas de energía renovable (eólica, solar, biomasa, geotérmica, hidroeléctrica, almacenamiento de energía y centrales eléctricas de respaldo) se pueden combinar para formar una central eléctrica virtual que no solo puede generar electricidad sino también proporcionar energía de equilibrio. El equilibrio geográfico con respecto a la energía eólica es una gran ventaja, ya que rara vez hay una situación en la que "no hay viento en ninguna parte". Por lo tanto, los parques eólicos de varias regiones deben estar conectados en red. Además, la previsión meteorológica para regiones más grandes es más precisa. El pronóstico utilizado para predecir la energía generada a partir de los sistemas de energía eólica y solar está mejorando constantemente y eso significa que la energía de estos sistemas es cada vez más predecible, lo que les permite contribuir a la estabilización de frecuencia.

El principal problema en este momento es que las condiciones marco del mercado de equilibrio impiden que las fuentes de energía renovables presten estos servicios. Esto significa que la transformación del sistema energético que ya se está implementando debería incluir también el mercado de equilibrio, ofreciendo oportunidades para que las fuentes de energía renovables participen. Esto se puede lograr proporcionando períodos de anuncio de licitación y plazos más cortos. Esto también permitiría que los sistemas de energía renovable basados ​​en la conversión de gas renovable en electricidad accedan al mercado.

“Cuando la demanda supera la oferta, la demanda no esencial se reduce y los sistemas de almacenamiento de respaldo se activan”, explica el director Richard Black en el sitio web de ECIU. “Cuando la oferta supera la demanda, la energía de reserva se utiliza para cosas como producir hidrógeno para su uso posterior o para calefacción, o se exporta. La solución exacta para cualquier situación dada la elabora en gran medida el mercado: la energía eólica y solar tienen prioridad cuando se generan porque producen electricidad básicamente gratuita, y otras medidas del lado de la oferta o la demanda entran en función del precio. La tecnología inteligente aceita las ruedas de la toma de decisiones ".

"Pero el viento no sopla y el sol no brilla todo el tiempo"

"Seguro", dice Richard Black, "pero tampoco hay demanda máxima todo el tiempo, por eso se la llama demanda 'máxima'".

Para que esto funcione, la cuadrícula debe ser flexible. En otras palabras, debe modificarse para adaptarse a los nuevos sistemas de energía renovable que se avecinan. Según otra oradora de ECIU, la profesora Catherine Mitchell de la Universidad de Exeter, la demanda general debe reducirse haciendo un uso más eficiente de la energía. Luego, la carga máxima debe cambiarse a otros momentos del día, utilizando almacenamiento de energía. Por último, debe haber flexibilidad a corto plazo para detectar fluctuaciones aleatorias.

Usar biogás para generar electricidad

Otra solución es quemar biogás. Esto se puede producir a través de la digestión anaeróbica de las granjas y del procesamiento de desechos de alimentos, que es un problema importante en muchos países, muchos de los cuales actualmente se desechan en vertederos. El gas se puede almacenar bajo tierra. Desafortunadamente, el sector de la AD en el Reino Unido está mucho menos desarrollado que Alemania en la actualidad, pero si se examina más de cerca, en realidad tiene un potencial enorme.

Según la Asociación de Digestión Anaeróbica y Recursos Biológicos (ADBA), el biogás de las plantas de digestión anaeróbica (DA) puede satisfacer hasta el 30 por ciento de la demanda doméstica de gas o electricidad del Reino Unido o más de 80 Terravatios hora (TWh). En 2014, según un informe de la Oficina Parlamentaria de Ciencia y Tecnología (POST), el biogás representó el 7 por ciento del suministro de gas autóctono del Reino Unido, proporcionado por las plantas de AD y el gas de vertedero. Las cifras han demostrado que el sector AD de Escocia podría crecer en un 200 por ciento durante los próximos dos años, mientras que el biogás producido por el sector agrícola del Reino Unido ha llevado a un aumento del 40 por ciento en la electricidad a partir del biogás. Según los consultores de bioeconomía del Reino Unido NNFCC en su portal AD, 1 tonelada de desperdicio de alimentos puede generar alrededor de 300 kWh de energía. La Asociación de Energías Renovables (REA) cree que si todo el desperdicio de alimentos domésticos del Reino Unido podría generar suficiente electricidad para 350.000 hogares.

Otra posibilidad es el biogás de las heces humanas. La ONU acaba de publicar un informe que afirma que, a nivel mundial, el biogás de los desechos humanos podría suministrar electricidad a 138 millones de hogares.

Interconectores

También existe la opción de importar energía renovable del exterior a través de interconectores, cables submarinos HVDC, desde lugares como Dinamarca, Alemania y Noruega. El Reino Unido ya tiene interconectores de este tipo que se ejecutan desde Irlanda, Francia y los Países Bajos y los movimientos para desarrollar un interconector entre el Reino Unido y Noruega se iniciaron mediante un acuerdo en mayo de este año. Además, la UE está progresando rápidamente en sus planes para desarrollar una Unión de la Energía a escala europea. Si esto tiene éxito, Europa en su conjunto habrá avanzado aún más hacia el objetivo del 100% de electricidad renovable, silenciando a las críticas.

Conclusión

Existen numerosos informes que realmente entran en el meollo de la cuestión de cómo los países de todo el mundo pueden funcionar total o casi exclusivamente con energía renovable para 2050. Por ejemplo, a principios de este año, Greenpeace encargó a Demand Energy Equality que examinara esta cuestión como se aplica al Reino Unido y encontró que el país podría alcanzar el 90 por ciento de suministro de energía renovable, incluido más del 80 por ciento de su electricidad proveniente del viento, la energía solar y las mareas.

De modo que el poder de carga de base no es un problema en absoluto, dada la voluntad política para lograrlo. Por lo tanto, el problema real son todos los intereses creados que quieren aferrarse a un sistema energético obsoleto y sucio, alimentado por combustibles fósiles, a pesar de que esta forma anticuada de hacer las cosas está poniendo rápidamente en peligro la Tierra misma y todo lo que vive en ella.

Ver el vídeo: Cambios en el Mercado Mexicano de las Energías Renovables (Octubre 2020).