Energías renovables
Tres mitos sobre las energías renovables y la red eléctrica, desmentidos

Artículo publicado originalmente en Yale Environment 360.

A medida que la energía eólica y la solar se han ido abaratando drásticamente y su cuota de generación de electricidad aumenta, los escépticos de estas tecnologías propagan varios mitos sobre las energías renovables y la red eléctrica. Los mitos se reducen a esto: depender de las fuentes de energía renovables hará que el suministro de electricidad no sea fiable.

En 2021, algunos comentaristas argumentaron que los apagones en California se debían a la “intermitencia” de las fuentes de energía renovable, cuando en realidad las causas principales fueron una combinación de una ola de calor extrema probablemente inducida por el cambio climático, una planificación defectuosa y la falta de fuentes de generación flexibles y de suficiente almacenamiento de electricidad. Durante una brutal ola de frío en Texas el pasado invierno, el gobernador Greg Abbott culpó erróneamente a la energía eólica y solar del enorme fallo de la red del estado, que fue mucho mayor que el de California. De hecho, las energías renovables superaron las previsiones del operador de la red durante el 90% del apagón, y en el resto, se quedaron cortas como mucho en una quinceava parte que las centrales de gas. En cambio, otras causas -como las centrales eléctricas mal climatizadas y el cierre del gas natural por congelación de los equipos- provocaron la mayor parte de la escasez de electricidad en el estado.

En Europa, el objetivo habitual es Alemania, en parte por sus políticas de Energiewende (transformación energética), que cambian los combustibles fósiles y la energía nuclear por el uso eficiente y las energías renovables. El recién elegido gobierno alemán planea acelerar lo primero y completar lo segundo, pero algunos críticos han advertido que Alemania se está topando con “los límites de las renovables”.

En realidad, es totalmente posible sostener un sistema eléctrico fiable basado en fuentes de energía renovables más una combinación de otros medios, incluidos métodos mejorados de gestión y almacenamiento de la energía. Es vital comprender mejor cómo gestionar de forma fiable el suministro de electricidad, ya que las amenazas climáticas exigen un rápido cambio hacia fuentes renovables como la energía solar y la eólica. Esta transición se ha visto acelerada por la caída de los costes -Bloomberg New Energy Finance estima que la energía solar y la eólica son las fuentes más baratas para el 91% de la electricidad mundial-, pero se ve frenada por la desinformación y los mitos.

Mito nº 1: Una red que depende cada vez más de las energías renovables es una red poco fiable

Siguiendo el tópico “En Dios confiamos; todos los demás aportan datos”, merece la pena echar un vistazo a las estadísticas sobre la fiabilidad de la red en países con altos niveles de renovables. El indicador más utilizado para describir la fiabilidad de la red es la duración media de los cortes de energía experimentados por cada cliente en un año, una métrica conocida por el nombre de “índice de duración media de las interrupciones del sistema” (SAIDI). Según esta métrica, Alemania -donde las energías renovables suministran casi la mitad de la electricidad del país- presume de tener una de las redes más fiables de Europa y del mundo. En 2020, el SAIDI fue de solo 0,25 horas en Alemania. Sólo Liechtenstein (0,08 horas), y Finlandia y Suiza (0,2 horas), lo hicieron mejor en Europa, donde la generación de electricidad en 2020 fue del 38% de renovables (por delante del 29% mundial). Países como Francia (0,35 horas) y Suecia (0,61 horas) -ambos mucho más dependientes de la energía nuclear- lo hicieron peor, por diversas razones.

Alemania -donde las energías renovables suministran casi la mitad de la electricidad del país- presume de tener una de las redes más fiables de Europa y del mundo. En 2020, el SAIDI fue de solo 0,25 horas en Alemania. Sólo Liechtenstein (0,08 horas), y Finlandia y Suiza (0,2 horas), lo hicieron mejor en Europa, donde la generación de electricidad en 2020 fue del 38% de renovables (por delante del 29% mundial). Países como Francia (0,35 horas) y Suecia (0,61 horas) -ambos mucho más dependientes de la energía nuclear- lo hicieron peor, por diversas razones.

Estados Unidos, donde las energías renovables y la energía nuclear proporcionan cada una aproximadamente el 20% de la electricidad, tuvo una tasa de cortes de electricidad cinco veces superior a la de Alemania: 1,28 horas en 2020. Desde 2006, la proporción de energías renovables en la generación de electricidad de Alemania casi se ha cuadruplicado, mientras que su tasa de cortes de electricidad se redujo casi a la mitad. Del mismo modo, la red de Texas se hizo más estable a medida que su capacidad eólica se sextuplicaba de 2007 a 2020. En la actualidad, Texas genera más energía eólica -aproximadamente una quinta parte de su electricidad total- que cualquier otro estado de Estados Unidos.

Mito nº 2: Países como Alemania deben seguir dependiendo de los combustibles fósiles para estabilizar la red y respaldar la energía eólica y solar variable

De nuevo, los datos oficiales dicen lo contrario. Entre 2010 -el año anterior al accidente nuclear de Fukushima en Japón- y 2020, la generación de Alemania a partir de combustibles fósiles disminuyó en 130,9 teravatios-hora y la generación nuclear en 76,3 teravatios-hora. Estos descensos se compensaron con creces con el aumento de la generación a partir de renovables (149,5 teravatios/hora) y con el ahorro de energía, que redujo el consumo en 38 teravatios/hora en 2019, antes de que la pandemia recortara también la actividad económica. En 2020, las emisiones de gases de efecto invernadero de Alemania habían disminuido un 42,3% por debajo de los niveles de 1990, superando el objetivo del 40% fijado en 2007. Las emisiones de dióxido de carbono procedentes únicamente del sector eléctrico se redujeron de 315 millones de toneladas en 2010 a 185 millones en 2020.

Así, a medida que el porcentaje de electricidad generada por energías renovables en Alemania crecía de forma constante, la fiabilidad de su red mejoraba, y la quema de carbón y las emisiones de gases de efecto invernadero disminuían sustancialmente.

En Japón, tras las múltiples fusiones de reactores en Fukushima, más de 40 reactores nucleares cerraron de forma permanente o indefinida sin que aumentara materialmente la generación con combustibles fósiles o las emisiones de gases de efecto invernadero; el ahorro de electricidad y las energías renovables compensaron prácticamente toda la pérdida, a pesar de las políticas que suprimían las renovables.

Así, a medida que el porcentaje de electricidad generada por energías renovables en Alemania crecía de forma constante, la fiabilidad de su red mejoraba, y la quema de carbón y las emisiones de gases de efecto invernadero disminuían sustancialmente.

Mito nº 3: Como la energía solar y la eólica sólo pueden generarse cuando brilla el sol o sopla el viento, no pueden ser la base de una red que tiene que suministrar electricidad las 24 horas del día, todo el año

Aunque la producción variable es un reto, no es nueva ni especialmente difícil de gestionar. Ninguna central eléctrica funciona las 24 horas del día, los 365 días del año, y el funcionamiento de una red siempre implica gestionar la variabilidad de la demanda en todo momento. Incluso sin la energía solar y eólica (que suelen funcionar de forma fiable en diferentes momentos y estaciones, lo que hace menos probables los déficits), todo el suministro de electricidad varía.

Las variaciones estacionales en la disponibilidad de agua y, cada vez más, la sequía reducen la producción de electricidad de las presas hidroeléctricas. Las centrales nucleares deben cerrarse para repostar o realizar tareas de mantenimiento, y las grandes centrales fósiles y nucleares suelen estar fuera de servicio entre el 7% y el 12% del tiempo, algunas mucho más. El suministro de combustible de una central de carbón puede verse interrumpido por el descarrilamiento de un tren o el fallo de un puente. Una central o un parque nuclear pueden tener que cerrarse inesperadamente por motivos de seguridad, como ocurrió con la mayor central de Japón de 2007 a 2009. Todas las centrales nucleares francesas estuvieron, de media, paradas durante 96,2 días en 2019 por “indisponibilidad planificada” o “forzada”. Eso aumentó a 115,5 días en 2020, cuando las plantas nucleares francesas generaron menos del 65 por ciento de la electricidad que teóricamente podrían haber producido. Comparando el rendimiento esperado con el real, se podría incluso decir que la energía nuclear fue la fuente de electricidad más intermitente de Francia en 2020.

Los factores climáticos y meteorológicos han provocado múltiples interrupciones de las centrales nucleares, que se han multiplicado por siete en la última década. Incluso una producción nuclear normalmente estable puede fallar de forma abrupta y duradera, como ocurrió en Japón tras el desastre de Fukushima, o en el noreste de EE.UU. tras el apagón regional de 2003, que provocó paradas abruptas que hicieron que nueve reactores no produjeran casi nada de energía durante varios días y tardaran casi dos semanas en volver a la plena producción.

Por lo tanto, todas las fuentes de energía no estarán disponibles en algún momento. La gestión de una red tiene que lidiar con esa realidad, tanto como con la fluctuación de la demanda. La afluencia de mayores cantidades de energía renovable no cambia esa realidad, aunque cambien las formas de gestionar la variabilidad y la incertidumbre. Los operadores de red modernos hacen hincapié en la diversidad y la flexibilidad en lugar de en las fuentes de generación “de carga base”, nominalmente estables pero menos flexibles. Las carteras de renovables diversificadas no fallan de forma tan masiva, duradera o imprevisible como las grandes centrales térmicas.

Las carteras de renovables diversificadas no fallan de forma tan masiva, duradera o imprevisible como las grandes centrales térmicas.

El objetivo de una red eléctrica no es sólo transmitir y distribuir la electricidad en función de las fluctuaciones de la demanda, sino también respaldar las centrales que no funcionan con otras que sí lo hacen, es decir, gestionar la intermitencia de las centrales fósiles y nucleares tradicionales. Del mismo modo, pero con mayor facilidad y a menudo con menor coste, la red puede respaldar rápidamente las variaciones predecibles de la energía eólica y la solar fotovoltaica con otras energías renovables, de otros tipos o en otros lugares, o ambas cosas, lo que resulta más fácil gracias a la previsión actual de la meteorología y la velocidad del viento, que permite predecir mejor la producción de las energías renovables variables. Las energías renovables locales o in situ son aún más resistentes porque evitan en gran medida o totalmente la red, donde comienzan casi todos los cortes de energía. Y la electrónica moderna ha hecho funcionar de forma fiable la red de mil millones de vatios del sur de Australia sólo con el sol y el viento durante días, sin carbón, ni energía hidroeléctrica, ni nuclear, y como máximo con el 4,4% de generación de gas natural que exige actualmente el regulador de la red.

La mayoría de los debates sobre las energías renovables se centran en las baterías y otras tecnologías de almacenamiento eléctrico para mitigar la variabilidad. No es de extrañar porque las baterías se están abaratando rápidamente y se están extendiendo. Al mismo tiempo, siguen apareciendo nuevas tecnologías de almacenamiento con diversos atributos; la base de datos global de almacenamiento de energía del Departamento de Energía de Estados Unidos enumera 30 tipos ya desplegados o en construcción. Mientras tanto, existen muchas otras formas, menos costosas y libres de carbono, de hacer frente a las energías renovables variables, además de las baterías gigantes.

La primera y más importante es la eficiencia energética, que reduce la demanda, especialmente durante los periodos de máxima utilización. Los edificios más eficientes necesitan menos calefacción o refrigeración y cambian su temperatura más despacio, por lo que pueden funcionar durante más tiempo con su propia capacidad térmica y, por tanto, mantener el confort con menos energía, especialmente durante los periodos de máxima carga.

Una segunda opción es la flexibilidad de la demanda o la respuesta a la demanda, en la que las empresas de servicios públicos compensan a los clientes de electricidad que reducen su consumo cuando se les pide - a menudo de forma automática e imperceptible - ayudando a equilibrar la oferta y la demanda. Según un estudio reciente, Estados Unidos tiene un potencial de 200 gigavatios de flexibilidad de la carga rentable que podría materializarse en 2030 si se persigue activamente una respuesta eficaz a la demanda. De hecho, la mayor lección de la reciente escasez en California podría ser la mayor apreciación de la necesidad de la respuesta a la demanda. Tras los desafíos de los últimos veranos, la Comisión de Servicios Públicos de California ha instituido el Programa de Reducción de Carga de Emergencia para aprovechar los esfuerzos anteriores de respuesta a la demanda.

Algunos datos sugieren un potencial aún mayor: una simulación horaria de la red de Texas en 2050 reveló que ocho tipos de respuesta a la demanda podrían eliminar la fuerte subida de la demanda de energía a primera hora de la tarde, cuando la producción solar disminuye y las cargas domésticas aumentan. Por ejemplo, la tecnología de almacenamiento de hielo disponible en la actualidad congela el agua utilizando electricidad de bajo coste y aire frío, normalmente por la noche, y luego utiliza el hielo para enfriar los edificios durante los días calurosos. Esto reduce la demanda de electricidad del aire acondicionado y ahorra dinero, en parte porque la capacidad de almacenamiento para la calefacción o la refrigeración es mucho más barata que el almacenamiento de electricidad para suministrarlas. Del mismo modo, sin cambiar las pautas de conducción, muchos vehículos eléctricos pueden cargarse de forma inteligente cuando la electricidad es más abundante, asequible y renovable.

Sin cambiar las pautas de conducción, muchos vehículos eléctricos pueden cargarse de forma inteligente cuando la electricidad es más abundante, asequible y renovable.

El gráfico superior (del Rocky Mountain Institute) muestra la producción diaria de energía solar (línea amarilla) y la demanda de diversos usos domésticos. El gráfico inferior muestra cómo alinear la demanda con la oferta, haciendo funcionar los aparatos en las horas centrales del día, cuando la producción solar es mayor. 

Una tercera opción para estabilizar la red a medida que aumenta la generación de energía renovable es la diversidad, tanto geográfica como tecnológica: eólica en tierra, eólica en el mar, paneles solares, energía solar térmica, geotérmica, hidroeléctrica, quema de residuos municipales o industriales o agrícolas. La idea es sencilla: si una de estas fuentes, en un lugar determinado, no genera electricidad en un momento dado, lo más probable es que otras sí lo hagan.

Por último, algunas formas de almacenamiento, como las baterías de los vehículos eléctricos, ya son económicas hoy en día. Las simulaciones muestran que el aire acondicionado con almacenamiento de hielo en los edificios, más la carga inteligente hacia y desde la red de los coches eléctricos, que están aparcados el 96% del tiempo, podrían permitir a Texas en 2050 utilizar el 100% de la electricidad renovable sin necesidad de baterías gigantes.

Para elegir un caso mucho más difícil, se suele afirmar que los “oscuros inviernos” europeos necesitan muchos meses de almacenamiento en baterías para una red eléctrica totalmente renovable. Sin embargo, los principales operadores de la red eléctrica alemana y belga consideran que Europa sólo necesitaría una o dos semanas de combustible de reserva de origen renovable, lo que supondría sólo el 6% de la producción invernal, lo que no supone un gran reto.

La conclusión es sencilla. Las redes eléctricas pueden gestionar fracciones mucho mayores de energía renovable a coste cero o modesto, y esto se sabe desde hace tiempo. Algunos países europeos con poca o ninguna energía hidroeléctrica ya obtienen entre la mitad y las tres cuartas partes de su electricidad a partir de energías renovables, con una fiabilidad de la red mejor que la de Estados Unidos.

Traducción de Raúl Sánchez Saura.