Estabilidad de la red y 100% de energías renovables

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En regiones de todo el mundo se están introduciendo objetivos y mandatos para alcanzar el 100% de electricidad renovable en las próximas décadas, así como incentivos y requisitos que promueven la electrificación en diversos segmentos como la calefacción y el transporte.

Pero en muchas regiones sigue habiendo reticencias a abandonar los combustibles fósiles y se teme que la naturaleza intermitente de la generación eólica y solar pueda causar problemas en el suministro energético regional. En Estados Unidos, por ejemplo, los apagones causados por las condiciones meteorológicas extremas de California y Texas en los dos últimos años se siguen achacando a las energías renovables, a pesar de que los análisis demuestran que éstas no eran más vulnerables que las infraestructuras de combustibles fósiles en ninguno de los dos casos.

Un nuevo estudio de Mark Jacobson y sus colegas de la Universidad de Stanford trata de analizar la estabilidad de la red en todo Estados Unidos basándose en las previsiones de demanda energética para 2050-2051 y en una red alimentada al 100% por energías renovables. Jacobson lleva más de una década trabajando en la modelización de sistemas energéticos impulsados por energías renovables, y es un firme defensor de las políticas que apoyan la generación 100% eólica, hidráulica y solar para todas las necesidades energéticas, no sólo en el sector eléctrico.

El último estudio analiza la satisfacción de la demanda continua de energía a intervalos de 30 segundos durante un periodo de dos años, simulando seis estados diferentes de EE.UU. con perfiles climáticos y energéticos muy distintos -Alaska, Hawái, California, Texas, Nueva York y Florida-, así como las regiones actualmente interconectadas del país, y los Estados Unidos contiguos en su conjunto.

Los detalles completos del estudio se encuentran en el artículo “Zero air pollution and zero carbon from all energy at low cost and without blackouts in variable weather throughout the U.S. with 100% wind-water-solar and storage”, publicado en Renewable Energy. El grupo elaboró un modelo que incluía la ampliación masiva de la energía eólica en tierra y en el mar, la energía fotovoltaica en tejados y en el suelo y la energía solar concentrada, así como algunas plantas geotérmicas nuevas, pero sólo la generación hidroeléctrica ya existente.

El estudio sugiere que un sistema de este tipo evitaría apagones o inestabilidades en la red gracias a una serie de razones: en parte, porque el sistema reduciría la demanda de energía hasta un 60%; en parte, porque, como han demostrado estudios anteriores, la eólica y la solar tienden a complementarse en términos de disponibilidad en diferentes momentos, tanto diarios como estacionales. Y, por último, las funciones adicionales de almacenamiento de energía y respuesta a la demanda llenan los vacíos cuando hay poca disponibilidad de energía eólica o solar.

Beneficios en cuanto a costes y uso del suelo

Además de la estabilidad, el estudio constata que el mismo sistema supondría una reducción del 63% de los costes de la energía en todo Estados Unidos, y una reducción del uso del suelo necesario, que pasaría del 1,3% del terreno estadounidense actualmente ocupado por operaciones con combustibles fósiles al 0,84% necesario para la infraestructura eléctrica en un escenario de 100% de energías renovables.

El coste de llevar a cabo esa transición se estima entre 9 y 11 billones de dólares, dependiendo del nivel de interconexión entre regiones. Los autores del estudio estiman que, sólo por el ahorro de costes energéticos, esta inversión podría amortizarse en tan sólo cinco años. También estima que esta transición energética crearía cerca de 5 millones de puestos de trabajo permanentes más de los que perdería, y que el aire más limpio y las menos enfermedades relacionadas con la contaminación evitarían más de 50.000 muertes al año y ahorrarían unos 700.000 millones de dólares anuales en costes sanitarios.

 

Almacenamiento inteligente

Aunque el estudio menciona el almacenamiento de calor estacional para satisfacer la demanda en los climas más fríos, considera que no sería necesario el almacenamiento de electricidad a largo plazo para mantener la red estadounidense en funcionamiento. Señalan que la estrategia de conectar sucesivamente baterías de corta duración puede proporcionar un almacenamiento a más largo plazo, y puede descargarse simultáneamente para hacer frente a los picos de demanda fuertes. «En otras palabras, las baterías de corta duración pueden utilizarse tanto para grandes picos de demanda durante periodos cortos como para picos más bajos durante un periodo largo o cualquier cosa intermedia», afirma Jacobson.

«Hay mucho que ganar si conseguimos reunir la fuerza de voluntad necesaria para emprender la transición a un ritmo acorde con la urgencia de alcanzar un sistema de carbono cero», añadió la coautora Anna-Katharina von Krauland, estudiante de doctorado en ingeniería civil y medioambiental en Stanford. «Sospecho que estas ideas, que pueden sonar radicales ahora, no tardarán en hacerse evidentes en retrospectiva».

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