Evaluar el riesgo de apagones en la red eléctrica con una alta penetración de energías renovables variables

Las energías renovables relacionadas con el Sol o el viento serán determinantes en la transición hacia un sistema energético 100 por cien renovable. Estas fuentes de energía tienen muchas ventajas en términos de costes, eficiencia y sostenibilidad, pero también representan un riesgo en cuanto a fiabilidad del funcionamiento de la red eléctrica cuando se despliegan masivamente. Este riesgo proviene de su variabilidad en escalas de tiempos diferentes, tener menos producción en días nublados, por ejemplo. Esto hace necesario que se implementen sistemas de control y almacenamiento adicionales en comparación con una red dominada por generación con fuentes de energía convencionales. 

Investigadores del IFISC (CSIC-UIB) han publicado un estudio en el que analizan cómo varía el riesgo de apagones en la red eléctrica cuando se sustituyen progresivamente las centrales eléctricas convencionales por fuentes de energía renovables variables (VRES, por sus siglas en inglés), hasta llegar a fracciones de generación con renovables por encima del 80 por ciento. En el artículo, publicado en IEEE Access, han empleado un modelo de criticalidad autoorganizada para los apagones del sistema eléctrico, conocido como modelo OPA (ORNL-PSERC-Alaska), y han partido del sistema eléctrico balear con una alta penetración de energía solar como caso de estudio. También han tenido en cuenta una pequeña cantidad de energía eólica, pero esta fuente de energía es demasiado variable en las Islas Baleares para que sea conveniente desarrollarla masivamente. 

En este trabajo, los investigadores solo tienen en cuenta las variaciones de producción renovable día a día y se introduce una capacidad de almacenamiento equivalente a tres días de generación para garantizar un suministro de energía más constante. También parten del patrón de consumo actual sin adoptar medidas de ahorro adicionales. Los resultados de las simulaciones muestran que, partiendo del caso actual en el que las renovables suponen un 3 %, se puede sustituir hasta un 30-40 por ciento de la capacidad de generación convencional por energía solar fotovoltaica sin aumentar el riesgo de apagones. Además, este riesgo disminuye ligeramente gracias al hecho que la producción solar es más distribuida espacialmente que la convencional (es decir, hay más puntos de producción), lo cual hace menguar la carga de la red de distribución. Aumentando todavía más la fracción renovable de la capacidad instalada, manteniendo la capacidad de generación total igual al 140 por ciento del consumo, el riesgo de apagones aumenta exponencialmente a causa de la carencia de suministro en días de poca producción renovable, principalmente en invierno.  

Entonces, para aumentar la fracción de energía renovable por encima del 40 por ciento y garantizar el suministro en todo momento para mantener el riesgo de apagones al nivel actual hay dos opciones: o mantener la capacidad de generación convencional a la vez que se aumenta la capacidad renovable, o instalar una gran sobrecapacidad renovable. Los cálculos de los investigadores muestran que, en el segundo caso, para llegar al 80 por ciento de la producción renovable sin aumentar el riesgo de apagones se tiene que instalar una capacidad de energía solar que pueda producir durante el año 2,5 veces la demanda anual. Aun así, para garantizar el suministro en periodos de poca producción renovable, este escenario mantiene una potencia convencional instalada equivalente al 32% del consumo. Escenarios con menos generación convencional requerirían mucha más capacidad de almacenamiento a largo plazo. 

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.

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