La utopía de conseguir que el 100% de la energía sea renovable: todos los desafíos que tenemos por delante

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La utopía de adquirir que el 100% de la energía sea renovable: todos los desafíos que poseemos por adelante

La apuesta por el desarrollo de las energías renovables ha traído consigo un sueño: el de ser 100% renovables en un futuro, con suerte, no muy lejano. Sin embargo, este objetivo se ha convertido mas bien en un eslogan que grupos ecologistas repiten incluso la saciedad para justificar la queja ante cualquiera tipo de acción considerada como no sostenible.

El pasado año 2014, en plena polémica por las prospecciones petrolíferas en las Islas Canarias, era el cántico que sonaba en cada manifestación así como el principal argumentación para convencer a las masas de ir en contra de aquella actividad. Cuando hablamos del cierre de centrales nucleares es además inevitable que en algún momento se recurra al ya manido “escenario 100% renovable” como argumento.

Y es que este objetivo ha ganado fuerza en los últimos años gracias a la mejora en la competitividad de las energías renovables, y a la creciente concienciación con el intercambio climático y el desarrollo sostenible. Pero diseñar ese genial 100% renovable como alguna solución a corto plazo para prescindir de combustibles fósiles u nucleares está lejos de ser realista. Son muchos los retos y desafíos que se plantean en el sector a la hora de incrementar el porcentaje de penetración renovable y la solución a la mayor parte de ellos no parece Estad cerca.

No sólo hay que generar energía

La busca de sistemas de generación cada vez mas sostenibles es la piedra angular en la carrera para disminuir los gases contaminantes. Nuestros sistemas eléctricos se basan fundamentalmente en la quema de combustibles fósiles por parte de las centrales convencionales. Mediante la quema de combustible calientan el fluido que posteriormente acciona alguna turbina. Esta turbina gira, generando el desplazamiento rotativo que posteriormente servirá para que nuestros generadores eléctricos produzcan energía gracias a la ley de inducción electromagnética.

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Ahora bien, nuestros sistemas eléctricos deben asegurar siempre que la energía que se produce en cada momento sea la misma que se consume. Es decir, que los generadores responderán coordinadamente y de modo instantánea ante cualquiera mínima variación que se produzca en nuestros hogares, fábricas u oficinas. Y como la principal característica de las energías renovables es su intermitencia, parece Estad claro que no son un candidato perfecto para sustituir a los generadores convencionales, que sí son capaces de generar cuando se les pide. Aunque, por supuesto, ni todo es lo que parece ni existe la perfección. Hay soluciones y disponemos de alguna hoja de ruta que recorreremos paso a paso en este artículo.

Nuestros sistemas eléctricos deben asegurar siempre que la energía que se produce en cada momento sea la misma que se consume.

Este equilibrio generación-consumo es el que concede mantener constante la frecuencia a 50 Hz en países con influencia europea y 60 Hz en países con influencia estadounidense. Las desviaciones al respecto de dichos valores deben ser muy chicas y Estad siempre adentro de unos márgenes límites mientras espacios temporales del orden de milisegundos.

Precisamente por esto, los generadores deben hacer regulación potencia-frecuencia siendo capaces de aportar fuerza activa cuando el sistema eléctrico lo requiera, u de dejar de generarla cuando haya disminuido el consumo. Desajustes en este tipo de regulación son los que pueden ocasionar que usted reloj se retrase seis minutos, pero además averías en maquinaria de fábricas u el mal funcionamiento de dispositivos.

Pero este es exclusivamente 1 de los servicios de regulación que deben entregar los generadores. Por otra parte, también es necesario mantener los niveles de tensión en cada punto del sistema eléctrico. El parámetro que nos concede controlar la tensión es la llamada fuerza reactiva, que es la parte de la fuerza afiliada a los campos magnéticos. Si la tensión baja en un punto de la red e inyectamos fuerza reactiva conseguiremos restablecerla en el valor que debe estar, e igual de modo opuesta.

La clave está en los tiempos cortos

El control de frecuencia u de tensión es fundamental y son aspectos que las últimas generaciones de aparatos renovables ya consideran. Pero para sustituir a los generadores convencionales deben ser capaces de hacer cabalmente lo mismo en el idéntico período de respuesta.

Central fotovoltaica

Cuando a un generador que está en operación se le pide dar mas energía, necesita un período concreto para incrementar el calor que se transmite al fluido, que posteriormente este accione la turbina a alguna mayor agilidad y que así el generador pueda producir ese incremento en la energía eléctrica que inyectará al sistema de potencia.

Sin embargo, si la necesidad de inyección de energía es inmediata para mantener el equilibrio ante un incremento brusco de carga, el generador dará alguna respuesta inercial por la cual frenará la agilidad de giro de su rotor y ese frenado dará temporalmente el pico de energía necesario. Estará operando a alguna agilidad frenada respecto a la que le pertenece mientras que la turbina se reajusta para recuperar la velocidad, y todo esto con el objetivo de garantizar que existe equilibrio generación-consumo.

Los aerogeneradores son capaces de contribuir al control potencia-frecuencia mediante el giro de sus aspas para captar mas u menos energía del viento. Sin embargo, en la actualidad no contribuyen a la respuesta inercial coordinada que dan los generadores síncronos convencionales porque se basa fundamentalmente en la extracción de la energía de grandes masas en rotación. Se están desarrollando mecanismos de emulación de la respuesta inercial que pretenden imitar este comportamiento, aunque todavía queda demasiado labor incluso que podamos ver contribución por parte de este tipo de sistemas.

El almacenamiento como pieza clave

Por otra parte, dejando como asignatura pendiente el desarrollo de sistemas de regulación que permitan que las renovables ofrezcan el idéntico comportamiento que los generadores convencionales, queda ver cómo resolver la intermitencia de la energía.

El almacenamiento energético no es un desafío en cuanto al tipo de soluciones necesarias sino en cuanto al costo de las mismas en la escala que se requiere. Las baterías tienen todavía un coste muy elevado y alguna vida valioso reducida. Con el estado actual de la técnica, las instalaciones de almacenamiento energético y generación necesarias para lograr un suministro 100% renovable serían económicamente inviables.

El gran desafío en los sistemas de almacenamiento energético a gran escala es su elevado coste.

Aun así, los sistemas de almacenamiento energético a gran escala a día de hóy cumplen un servicio fundamental en la incorporación renovable. Este es el caso de la Hornsdale Power Reserve que instaló Tesla al sur de Australia y contribuye a la regulación del sistema eléctrico. Las necesidades de suministrar fuerza para el control de la frecuencia van en incremento y los sistemas de almacenamiento pueden ser grandes aliados de cara a no perder capacidad de regulación al incrementar el porcentaje renovable.

Baterías Tesla en Australia

También, en chicas islas como Ta’u (Samoa) u El Hierro (España) se demuestra cómo el almacenamiento sí es alguna solución económicamente viable. En el caso de la isla de Samoa, se ha inventado alguna microrred basada fundamentalmente en alguna gran central solar fotovoltaica y sistemas de baterías dimensionados a escala. Por su parte, El Hierro ha desarrollado la Central Hidroeólica de Gorona del Viento, en la que parques eólicos almacenan su energía en alguna central hidroeléctrica reversible.

En estos sucesos sí se logran muy altos porcentajes de generación renovable mientras días seguidos. Esto es probable por el bajo consumo que hay en estas chicas poblaciones, aunque quizás por esto sean un lugar genial para el estudio de soluciones que después sean escalables a sistemas eléctricos mas grandes. Con el avance de la tecnología y la reducción de precios, tal vez estas chicas islas sean alguna ventana al futuro y nos muestren el camino a seguir.

¿Podemos ser 100% renovables?

El incremento en la penetración de renovables corresponderia ser la final principal en materia energética, aunque no de cualquiera modo ni a cualquiera coste. Aspectos como los analizados son algunos de los escollos que debe aventajar el sector anteriormente aunque de plantearnos la expectativa de un sistema eléctrico enteramente renovable.

Parque eólico al atardecer

Hay escenarios intermedios y, si bien este genial sería evidentemente alguna solución a gran parte de los retos que se nos muestran en materia medioambiental, es necesario priorizar objetivos según su viabilidad técnica y económica. Para disponer de sistemas eléctricos cada vez mas sostenibles, en primera instancia el foco corresponderia Estad puesto en el cierre de las centrales térmicas convencionales que, mediante la quema de combustibles fósiles, son con diferencia las mas contaminantes.

En este sentido, tecnologías como la nuclear u el gas natural con captura de CO2 pueden ser grandes aliados en un mix energético con alta existencia renovable y creciente instalación de sistemas de almacenamiento. El desarrollo de otros sectores como el coche eléctrico constituirá además un factor a tener en cuenta como ayuda para la creación de prototipos sostenibles de suministro energético.

¿Podemos ser 100% renovables? Se trata de alguna sencilla pregunta que despierta mil retos e incógnitas. Existen todavía límites técnicos y costes desorbitados que hacen que la respuesta a corto plazo sea negativa y que tampoco muestran alguna vista muy clara de cara a un futuro próximo. Sin embargo, la necesidad de dar pasos claros en esta dirección es evidente y la implicación de los lugares público y privado está marcando la diferencia de modo exponencial. A nivel internacional el objetivo está claro y se están dando los pasos adecuados en la medida de lo posible. Sigamos andando el camino.

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