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No es tan fácil: calcular los costos de integrar las energías renovables en la red

No es tan fácil: calcular los costos de integrar las energías renovables en la red

La Instalación de Integración de Sistemas de Energía (ESIF) del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) en construcción. Esta es una instalación de I + D de integración de sistemas a escala de megavatios en NREL [Fuente de la imagen: Dennis Schroeder / NREL]

Calcular el costo de integrar electricidad renovable en la red no es un asunto fácil, porque hay una variedad de factores que lo complican. Sin embargo, este no es un asunto que se limite únicamente a las energías renovables, ya que casi todas las tecnologías de generación imponen costos cuando se agregan al sistema de transmisión. Esto es particularmente cierto en el caso de los grandes generadores, que requieren reservas adicionales para contingencias para protegerse contra fallas repentinas. Los costos impuestos se comparten entre todas las tecnologías de generación y eso a su vez significa que las tecnologías que crean el problema son efectivamente subsidiadas por los generadores más pequeños. El razonamiento empleado aquí es que los generadores más grandes y las mayores reservas de contingencia que proporcionan, benefician a todo el sistema.

En los últimos años, el costo de generación a partir de tecnologías de energía renovable, como la solar y la eólica, ha disminuido hasta tal punto que el costo nivelado de la electricidad (LCOE) para ambas tecnologías está ahora por debajo del de los combustibles fósiles convencionales y la energía nuclear en muchos países. partes del mundo.

Sin embargo, la energía eólica y solar son ejemplos de tecnologías renovables que no pueden suministrar energía bajo demanda debido al problema de la intermitencia. Esto significa que los principales costos surgen del despliegue de sistemas de energía adicionales que proporcionan energía en reserva.

Otra complicación es que las plantas eólicas y solares están ubicadas en áreas remotas, lejos de donde la demanda es mayor. Esto significa que se requerirá una nueva infraestructura de red para integrar de manera efectiva la energía renovable en los sistemas de energía globales. El costo potencial de esto se debate acaloradamente, dependiendo en gran medida del sistema de energía particular y la metodología.

[Fuente de la imagen: Wikimedia Commons]

Una publicación de dos páginas producida por NREL comenta:

“Aunque varios estudios han evaluado los costos de integración, calcularlos correctamente es un desafío porque es difícil desarrollar con precisión un escenario de referencia sin generación variable (VG) que represente adecuadamente el valor energético. También es difícil asignar los costos de manera adecuada debido a las interacciones complejas y no lineales entre los recursos y las cargas ".

Los costos de integración consisten en los costos de la red, los costos de equilibrio y los efectos de los costos en las centrales eléctricas convencionales (el “efecto de utilización”). Los costos de la red implican el costo de llevar la electricidad desde donde se genera hasta donde se necesita. Los costos de equilibrio son aquellos que compensan las diferencias entre la potencia prevista y la producción real. Los costos de interacción entre renovables y otras plantas de energía implican el costo específico de producción en esas plantas debido a la reducción de sus horas de carga completa. Estos costos surgen cuando se agrega una nueva planta de energía a un sistema de energía, pero los costos de integración para la energía eólica y solar son diferentes a los de las plantas de "carga base".

La discusión más grande sobre la integración involucra los costos relacionados con la interacción entre la nueva energía renovable y la energía convencional existente. Tal discusión incluye el cálculo del "efecto de utilización", en el que algunas plantas se modernizan mientras que se reduce la utilización de otras. A su vez, la utilización reducida de estas plantas aumenta sus costos específicos de generación.

Un informe de Agora-energiewende recomienda el cálculo de los costos totales del sistema eléctrico, con y sin generación eólica y solar, como un medio para comparar varias fuentes de generación diferentes. Esto también es algo que reconoce el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE. UU. (NREL).

Una de las centralitas Red B Racetrack en la Instalación de Integración de Sistemas de Energía (ESIF) de NREL [Fuente de la imagen: Dennis Schroeder - NREL]

En la actualidad, existen técnicas de análisis que pueden simular eficazmente las operaciones del sistema de energía con carga sincronizada en el tiempo y datos para energía eólica y solar. Algunos de estos modelos funcionan con períodos de tiempo por hora (o más cortos) en el transcurso de un año o más. Esto significa que pueden pronosticar errores de energía eólica, solar y de carga, además de poder calcular la producción y el consumo. Esto significa que los costos totales del sistema se pueden calcular con precisión en una variedad de condiciones variables, con las diferencias de costos generalmente dominadas por los ahorros de costos de combustible que proporcionan las energías renovables.

No obstante, el cálculo de un "costo de integración" que se ocupa del costo adicional incurrido como resultado de la variabilidad de la energía eólica y solar, sigue siendo difícil. Esto se debe a las complejas interacciones entre los componentes del sistema de energía, lo que plantea dudas sobre si los componentes del costo de integración se pueden desenredar o no. Esta complejidad surge del problema de establecer qué condiciones comparar y las interacciones entre los recursos de generación, particularmente dado que los costos de integración eólica y solar no se pueden medir directamente.

Algunos ejemplos de errores de cálculo comunes que se cometen durante los estudios de integración incluyen:

  • Recuento doble: por lo general, esto se debe a que no se tienen en cuenta los beneficios de agregación o se incluye el mismo nivel de variabilidad en varias fuentes de generación.
  • Intentar equilibrar la generación de variables de forma aislada de la carga
  • Escalar la producción de generadores variables para representar la producción esperada de una flota más grande, que tiende a exagerar la cantidad de variabilidad del viento y posiblemente también de la solar.

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El análisis de integración actual para energía eólica y solar utiliza el mismo software de despacho económico y compromiso de unidad con restricciones de seguridad que se utiliza para operar el sistema de energía actual. Los modelos que intervienen en la predicción numérica del tiempo, la cobertura de nubes y otras tecnologías de modelado meteorológico se están utilizando para generar datos de series de tiempo eólicas y solares que pueden sincronizarse con los datos de carga. El modelado se realiza durante un período de varios años con una resolución de 10 minutos o incluso más rápido y se incluyen pronósticos de viento y sol. Un caso base que excluye la generación variable se puede comparar con varios estudios de caso de generación variable de alta penetración para evaluar el impacto de la energía eólica y solar en los costos de combustible y operación, los requisitos de reserva y la operación de tecnologías de generación convencional. Esto significa que los costos totales del sistema con y sin generación de variables ahora se pueden calcular con un nivel de confianza razonablemente alto.

Además, las tecnologías de energía renovable variable proporcionan diversidad, estabilidad de precios, seguridad energética y numerosos beneficios ambientales. Todos estos factores proporcionan beneficios a todos los usuarios del sistema de energía, lo que significa que los costos de integración podrían potencialmente compartirse ampliamente.

Otras medidas que podrían introducirse incluyen una mejor coordinación entre los operadores de sistemas vecinos, una mayor diversidad geográfica de instalaciones eólicas y solares, refuerzos de transmisión y soluciones del lado de la demanda, como la respuesta a la demanda y la fijación de precios por tiempo de uso. Teniendo en cuenta estas medidas en una revisión de la literatura realizada en agosto de 2015, Synapse descubrió que la energía eólica y solar podrían integrarse por alrededor de $ 5 (£ 3.41) por MWh.

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