Avaluar el risc d’apagades a la xarxa elèctrica amb una forta penetració d’energies renovables variables

Les energies renovables del Sol o del vent seran determinants en la transició cap a un sistema energètic 100 per cent renovable. Aquestes energies tenen molts avantatges en termes de costs, eficiència i sostenibilitat, però també representen un risc quant a fiabilitat del funcionament de la xarxa elèctrica quan es despleguen massivament. Aquest risc prové de la seva variabilitat en escales de temps diferents, tenir menys producció en dies ennuvolats, per exemple, cosa que fa que es necessitin sistemes de control i emmagatzematge addicionals en comparació amb una xarxa dominada per generació amb fonts d’energia convencionals. 

Investigadors de l’IFISC (CSIC-UIB) han publicat un estudi sobre com varia el risc d’apagades a la xarxa elèctrica quan se substitueixen progressivament les centrals elèctriques convencionals per fonts d’energia renovables variables (VRES, per les seves sigles en anglès), fins a arribar a fraccions de generació amb renovables per sobre del 80 per cent. En aquest estudi, publicat a IEEE Access, han emprat un model de criticalitat autoorganitzada per les apagades del sistema elèctric, conegut com a model OPA (ORNL-PSERC-Alaska), i han partit del sistema elèctric balear amb una forta penetració d’energia solar com a cas d’estudi. També han tingut en compte una petita quantitat d’energia eòlica, però aquesta font d’energia és massa variable a les Illes Balears perquè sigui convenient desenvolupar-la massivament. 

En aquest treball, els investigadors solament tenen en compte les variacions de producció renovable dia a dia i s’introdueix una capacitat d'emmagatzematge equivalent a tres dies de generació per garantir un subministrament d’energia més constant. També parteixen del patró de consum actual sense adoptar mesures d'estalvi addicionals. El resultats de les simulacions mostren que, partint del cas actual, amb un 3 per cent de renovables, es pot substituir fins a un 30-40 per cent de la capacitat de generació convencional per energia solar fotovoltaica sense augmentar el risc d’apagades. A més, aquest risc disminueix una mica gràcies al fet que la producció solar és més distribuïda espacialment que la convencional (és a dir, hi ha més punts de producció), la qual cosa fa minvar la càrrega de la xarxa de distribució. Augmentant encara més la fracció renovable de la capacitat instal·lada, mantenint la capacitat de generació total igual al 140 per cent del consum, el risc d’apagades augmenta exponencialment a causa de la manca de subministrament en dies de poca producció renovable, principalment a l’hivern.   

Aleshores, per augmentar la fracció d’energia renovable per sobre del 40 per cent i garantir el subministrament en tot moment per mantenir el risc d’apagades al nivell actual hi ha dues opcions: o mantenir la capacitat de generació convencional alhora que s’augmenta la capacitat renovable, o instal·lar una gran sobrecapacitat renovable. Els càlculs dels investigadors mostren que, en el segon cas, per arribar al 80 per cent de la producció renovable sense augmentar el risc d’apagades s’ha d’instal·lar una capacitat d’energia solar que pugui produir durant l’any 2,5 vegades la demanda anual. Així i tot, per garantir el subministrament en períodes de poca producció renovable, aquest escenari manté una potència convencional instal·lada equivalent al 32% del consum. Escenaris amb menys generació convencional requeririen molta més capacitat d'emmagatzematge a llarg termini.

Carreras, BA, Colet, P., Reynolds-Barredo, JM, Gomila, D. Assessing blackout risk with high penetration of variable renewable energies. IEEE Access. Doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3114121.

• UIB
• Investing
• Última Hora
• EFE
• El Periódico de la Energía
• Economía de Mallorca
• Última Hora, Especial Energía
• Smart Grid Info