El Panorama Energético Renovable: Una Visión del Futuro

Bienvenidos a este espacio dedicado a analizar y profundizar en el panorama energético renovable, un tema que, sin duda, está marcando la pauta para el futuro de nuestra sociedad. Mi nombre es Juan Manuel Toro Pérez, graduado en Ingeniería Energética por la Universidad de Huelva, y he creado este sitio con el objetivo de ofrecer una visión general y actualizada sobre las energías renovables, su evolución y el impacto que están teniendo en el desarrollo sostenible global.

A lo largo de los artículos y publicaciones de esta página, exploraremos los distintos tipos de energías renovables y su papel fundamental en la transición hacia un modelo energético más limpio, eficiente y responsable con el medio ambiente.

Mi enfoque se centra en la aplicación de tecnologías avanzadas, las políticas energéticas que promueven el cambio y los desafíos y oportunidades que se presentan en este campo. Además, se ofrecerán análisis sobre el impacto económico, social y ambiental de la energía renovable, con una mirada crítica pero optimista hacia el futuro de la energía.

Este sitio está dirigido a profesionales del sector, estudiantes y a cualquier persona interesada en entender los complejos pero fascinantes aspectos del panorama energético actual, y cómo las energías renovables están desempeñando un papel clave en la configuración de un mundo más sostenible.

¡Gracias por tu interés, y espero que disfrutes de la lectura!

Insuperables, imbatibles e incomparables. Tres adjetivos, que podían ser otros y que podían ser muchos más, para medir el estado de las energías renovables a nivel nacional e internacional. Insuperables, porque su ritmo de crecimiento se incrementa año tras año. Imbatibles porque diaria, mensual y anualmente baten nuevos récords. E incomparables porque ninguna otra tecnología convencional ha sido capaz de lograr lo que están logrando (y lograrán) las energías renovables.

El 2023 ha terminado con una aportación al mix de generación nacional por parte de las energías limpias del 50,4%, es decir, más de la mitad de la generación, por primera vez en la historia, ha sido renovable y se ha registrado un máximo histórico de producción con más de 135.000 gigavatios hora (GWh).

En este momento crítico en la historia, el mundo se enfrenta al desafío de garantizar un futuro sostenible para las proximas generaciones. La crisis climática, la contaminación y el agotamiento de los recursos naturales no renovables han puesto en evidencia la necesidad de un cambio urgente en las fuentes de energía. Las energías renovables como la solar, eólica, hidráulica y biomasa, entre otras, han venido para quedarse. Cada una de estas tecnologías siguen evolucionando significativamente, reduciendo costos y mejorando la eficiencia, permitiendo que no solo sean viables desde un punto de vista medioambiental y social, sino también económico, generando multitud de empleos directos e indirectos.

Comencemos por la energía solar fotovoltaica. La energía solar fotovoltaica se ha consolidado como una de las principales fuentes de energía renovable en todo el mundo, gracias a su capacidad para generar electricidad a partir de la radiación solar, sin emisiones contaminantes y con un bajo impacto ambiental. La tecnología solar fotovoltaica convierte la luz del sol directamente en electricidad mediante el uso de células fotovoltaicas. Estas células están compuestas principalmente por materiales semiconductores, como el silicio, que generan una corriente eléctrica cuando la luz solar incide sobre ellas. El proceso, conocido como efecto fotovoltaico, es el principio básico detrás de la generación de electricidad en los paneles solares. Los paneles solares fotovoltaicos son modulares, lo que significa que se pueden combinar varios paneles para obtener la potencia requerida. Estos sistemas pueden estar conectados a la red eléctrica (en sistemas de autoconsumo) o funcionar de manera independiente (en sistemas aislados o off-grid), adaptándose a diferentes necesidades energéticas.

Con la continua mejora en la eficiencia de los paneles solares, la integración con sistemas de almacenamiento, la reducción de costes y el desarrollo de nuevas aplicaciones como la agrovoltaica y la energía solar flotante, la energía fotovoltaica se posiciona como una de las piedras angulares de un futuro energético sostenible, accesible y justo para todos. Actualmente, los paneles fotovoltaicos más eficientes convierten más del 20% de la luz solar en electricidad. Sin embargo, los avances en materiales y técnicas de fabricación, como los paneles bifaciales (que aprovechan la luz reflejada en superficies como el suelo) y las células solares de perovskita, están mejorando la eficiencia y reduciendo el coste por vatio de generación.

Uno de los factores más importantes en este crecimiento ha sido la drástica reducción de los costos de los paneles solares, que han disminuido más del 80% en la última década. Esto ha permitido que la energía solar se convierta en una opción competitiva frente a las fuentes de energía convencionales, como el carbón o el gas natural.

Conciencia social. El desarrollo de la energía solar fotovoltaica no solo refleja avances tecnológicos, sino también un cambio en la conciencia social sobre la importancia de adoptar un modelo energético más limpio y justo. Cada vez más personas, empresas y gobiernos se están uniendo a la causa de la transición energética, impulsados por la conciencia ambiental y social. Este cambio se manifiesta en varios aspectos:

• El autoconsumo solar permite reducir las facturas energéticas y aumentar la resiliencia en situaciones de escasez o corte de suministro, esto se traduce en una mayor autonomía y control sobre el suministro energético. Este modelo no solo fomenta la independencia energética, sino que también contribuye a una mayor participación en la transición energético.

• En diversas partes del mundo, están surgiendo proyectos de energía solar comunitaria, donde un grupo de residentes o empresas locales se asocian para instalar paneles solares en un espacio común y compartir la energía generada. Este tipo de proyectos fomenta la colaboración y la inclusión social, ayudando a reducir las barreras de acceso a la energía para aquellos que no pueden permitirse instalaciones solares individuales.

• Aumento de inversiones. El capital privado y las inversiones institucionales están cada vez más orientados hacia tecnologías sostenibles. La energía solar ha atraído grandes inversiones debido a su creciente rentabilidad y su bajo riesgo ambiental. Las financieras verdes y los fondos de inversión están dirigiendo su atención hacia proyectos solares, lo que refleja un cambio en las prioridades económicas hacia la sostenibilidad a largo plazo.

A medida que la energía solar se expande, la necesidad de integrar estas fuentes renovables en redes eléctricas más inteligentes (smart grids) se hace más evidente. Las redes inteligentes pueden gestionar la variabilidad de la energía solar, equilibrando la oferta y la demanda de manera más eficiente. La combinación de energía solar con otras fuentes de energía renovable, como la eólica, a través de sistemas híbridos y redes interconectadas, como expondré en otro momento, será clave para alcanzar un sistema energético más robusto y flexible.

Uno de los principales inconvenientes a los que se enfrenta esta tecnología se trata de la intermitencia en la generación de energía, debido a la dependencia del sol. Para ello, se estan llevando a cabo proyectos relevantes de almacenamiento de la energía generada por los paneles solares, de manera que se pueda gestionar y consumir en función de la demanda. Las baterías de iones de litio, por ejemplo, permiten almacenar el excedente de energía generado durante el día para su uso nocturno o en días donde la ausencia de sol es notable. El desarrollo de nuevas tecnologías de almacenamiento, como las baterías de estado sólido o las soluciones de almacenamiento a gran escala, será fundamental para mejorar la estabilidad y la flexibilidad de los sistemas fotovoltaicos.

Pero, no es todo tan fácil.

Una vez disponemos de la energía eléctrica generada en un parque fotovoltaico, ¿qué hacemos con ella?. Las infraestructuras son la base de los despliegues de nuevas tecnologías, ya sean de cemento y alquitrán, acero, fibra óptica, antenas. No hay nuevos productos, servicios, mejoras en las condiciones de vida y de trabajo, desarrollo económico y progreso sin infraestructuras.

La red tiene que dar acceso a los demandantes (a todo aquel que quiere conectarse porque necesita electricidad), tiene que dar acceso a los generadores (a todos aquellos que quieren producir para atender a los demandantes) y tiene que dar acceso a los autoconsumidores (que generan a veces excedentes que quieren verter, y a veces demandan). Y parece ser que no tiene contento a nadie. Repasamos aquí parte de la casuística: la red es la clave de la transición energética.

La fiabilidad del suministro descansa por entero en que las redes de transporte y distribución se adapten a la producción distribuida e intermitente por todo el territorio nacional y a la demanda de los consumidores, en principio, poco flexible.

Esa adaptación de las infraestructuras de transporte y distribución, que incluye la necesaria modernización técnica y digitalización de las existentes y el desarrollo de nuevas redes, ya no puede ser ni programada ni ejecutada al ritmo que hemos conocido, de modo que, si esas infraestructuras son esenciales para cumplir los objetivos de descarbonización para 2030 y 2050, es imperativo y urgente asegurar el marco normativo y de financiación a la altura del reto.

La actividad de distribución de energía eléctrica o red de transporte secundario está constituida por las líneas, parques, transformadores y otros elementos eléctricos con tensiones nominales iguales o inferiores a 220 kV no incluidas en la red primaria y es competencia de las empresas distribuidoras de energía eléctrica que son las responsables de construir, operar y mantener las redes de energía eléctrica de las que son titulares.

La longitud de circuito total de la red de transporte y distribución está en torno a los 45.000 km. El crecimiento de la red que se observa en la figura que sigue, se ha mantenido entorno a los 200 km anuales y ha respondido a un crecimiento vegetativo, claramente insuficiente para cumplir los objetivos de la transición energética.

En los últimos 20 años, han madurado las tecnologías de producción renovable (eólica y solar), al tiempo que se ha avanzado en otras cómo el hidrógeno verde. Además, se está generalizado el acceso a productos y servicios electrificados como el vehículo eléctrico y las bombas de calor, se está incentivando la electrificación de actividades económicas e impulsado en paralelo su digitalización para hacer todo el sistema más eficiente.

La Asociación para la Transición Energética (ATE) publicóa principios de año Redes Eléctricas: Necesidad, Urgencia y Desafíos, documento en cuya elaboración ha participado el Comité de Energía y Recursos Naturales del Instituto de Ingeniería de España y que sostiene que “el objetivo del 81% de electricidad renovable para 2030 [que se ha fijado España en su Plan Nacional Integrado de Energía y Clima] está en peligro si no se invierte en más redes”. Más aún: el informe concreta que las inversiones actuales (en torno a los 1.700 millones de euros) están muy lejos de lo necesario, que concreta “entre 2.500 y 3.500 millones de euros”.

Sin redes eléctricas no es posible la consecución del objetivo país de descarbonización y reindustrialización. Lo dice el informe que ha presentado la Asociación para la Transición Energética (ATE): Redes Eléctricas: Necesidad, Urgencia y Desafíos. ATE parte de una premisa clave: la transición energética va a necesitar de una amplia serie de actuaciones y, a continuación, las define: la integración de las energías renovables, un aumento de la capacidad de almacenamiento, innovaciones tecnológicas para el ahorro de energía, nuevos hábitos de consumo por parte de la ciudadanía, y, sobre todo, unas redes eléctricas adecuadas en cantidad y calidad, adaptadas a las distintas zonas de demanda, que sean robustas y que permitan que la electricidad renovable llegue a todos los puntos de consumo que quieran electrificarse. A partir de ahí, el informe de ATE explicita una conclusión muy concreta: El cumplimiento de esos retos requiere una inversión sostenida en redes de entre 2.500 a 3.500 millones de euros anuales y plantea una serie de propuestas también muy concretas, citadas a continuación:

• Anticipar las inversiones que el sistema eléctrico va a necesitar, en vez de ir atendiendo petición a petición de manera individual.

• Disponer de una planificación flexible que se revise de una manera ágil para que se pueda dar respuesta a las nuevas necesidades de conexión de la generación y del consumo en un tiempo razonable. ATE recomienda la elaboración / revisión de planes de desarrollo de red cada dos años y advierte de que el plan vigente (2021–2026), que está en revisión actualmente, es una oportunidad que no se puede desaprovechar para incluir todas aquellas actuaciones necesarias para dar respuesta a la demanda de energía descarbonizada actual, tanto en la red de transporte, como en la red de distribución.

• Modernizar y optimizar la normativa de acceso y conexión a la red, especialmente la de la conexión de la demanda. Así como agilizar el proceso de tramitación.

• Reconocer una inversión en redes mucho más ambiciosa, que duplique las cifras actuales. Las inversiones son fundamentales para una adecuada transición energética, ya que actúan como columna vertebral del sistema eléctrico, permitiendo la integración de energías renovables y la electrificación de sectores clave. Además, tienen un efecto vertebrador en la economía, generando empleo y estimulando la innovación tecnológica. Eliminar el límite legal de las inversiones en redes eléctricas con el objetivo de reforzarla, modernizarla y ampliar sus conexiones y dar respuesta a la descarbonización de la demanda.

• Establecer un marco retributivo más simple, estable y predecible alineado con las mejores prácticas y adaptado a los nuevos retos y roles que ofrece la transición energética, un marco que induzca un impacto positivo en la economía española. Es el Gobierno el que fija, anualmente, la retribución a las distribuidoras. Esa retribución la costean los consumidores en la factura de la luz. Lo que propone la Asociación en cuanto a la cuantía de la retribución es que se establezca una tasa de retribución financiera adaptada al contexto actual, aplicando inversiones y costes actualizados adaptados al mercado.

Por ello los operadores de red deben de garantizar el equilibrio entre la oferta y la demanda en permanencia. Si se produce un desequilibrio entre oferta y demanda, se corre el riesgo de “apagón” por la rápida pérdida de sincronismo de los alternadores o por la aceleración de los generadores que producen la electricidad. Cabe preguntarse si la rigidez de la planificación se acomoda a las necesidades actuales. Diferentes operadores, tanto empresas de distribución como demandantes de suministro ponen en duda que El Plan 2021-2026 y el marco de inversiones sea suficiente.

Según REE el escenario para el que se ha dimensionado la red en el horizonte 2026 muestra un cambio sustancial en las zonas de producción (eólica y solar) pero no en la de consumo. A ese escenario corresponde la planificación de actuaciones para el periodo 2021-2026.

El gráfico circular representa la contribución de cada tecnología a la cobertura de la demanda (en %)

En el futuro, la importancia de las redes no se va a basar en el transporte de electricidad, sino en todos los servicios adicionales y de valor añadido que van a ser capaces de prestar a los agentes que integran el nuevo modelo energético.

En la imagen que sigue, se ilustra cómo debería ser la modernización de las redes de distribución.

El autoconsumo aislado se ha convertido en una alternativa cada vez más relevante en el panorama energético actual. A día de hoy, es posible satisfacer cualquier necesidad energética a partir de una generación eléctrica renovable mediante la electrificación de la demanda y la generación eléctrica a través de soluciones de autoconsumo solar con sistemas de acumulación.

Una de las principales ventajas de la generación renovable es la posibilidad de escalabilidad, permitiendo realizar la instalación en diferentes etapas de inversión con objetivos de optimización de ahorro generado en comparación con el coste actual de la energía.

En el entorno de las gasolineras, la demanda de la implementación de soluciones fotovoltaicas se ha incrementado exponencialmente tras la obligatoriedad de instalación de cargadores que recoge la Ley 7/2021, que lleva aparejada la necesidad de aumentar la potencia para garantizar el adecuado servicio a los clientes. Todas las estaciones de servicio están obligadas a instalar cargadores de vehículo eléctrico, de potencias desde 50 kW hasta mayores de 150 kW. Las ahora llamadas electrolineras se ubican en una situación en la que, para poder disponer correctamente del servicio de carga de vehículo eléctrico, necesitan una mayor potencia en su instalación.

Ante esta situación, para evitar una ampliación del contrato de potencia eléctrica, que puede resultar costosa e incluso no ampliable en ciertos casos, es posible aportar puntualmente la potencia que necesiten los cargadores desde una batería gracias al autoconsumo. Con el autoconsumo de acumulación, la batería se carga en las horas de producción fotovoltaica, reduciendo el vertido a red y cediendo la energía cuando es requerida por la carga de un vehículo eléctrico o también para reducir la compra a red.

Por tanto, la alternativa consiste en proporcionar la potencia necesaria para asegurar el servicio de los cargadores de vehículo eléctrico utilizando reservas disponibles de potencia mediante sistemas de acumulación, que resultan particularmente compatibles con los sistemas de autoconsumo de generación fotovoltaica. Seguridad y estabilidad sin coste adicional excesivo.

Llegados a este punto, podemos preguntarnos sobre el precio de la energía que se generan desde diferentes puntos.

Como ejemplo, el día 1 de abril de 2024 pasará a la historia de la electricidad en España porque, durante tres horas, en el mercado mayorista diario (pool), el precio de la energía eléctrica (el precio del megavatio hora) fue negativo. Es decir, que las empresas productoras de electricidad tuvieron que pagar por verter megavatios hora a la red. Pero, ¿qué son los precios negativos? ¿Cómo influyen en la factura del consumidor final? ¿En qué medida impactan en el mercado, o en los inversores, o en la transición energética (esa que ha de conducirnos a la neutralidad climática o al 100% renovables)?

El precio negativo es un mecanismo legal. Y lo que refleja es que hay un coste de oportunidad, que puede ser, aunque suene raro, que alguien esté dispuesto a pagar porque no puede almacenar la energía. En este caso, el perjudicado es el medio ambiente, al emitir gases de efecto invernadero con generacion de energía a partir de fuentes convencionales, que causa un impacto en el medio mayor que hacerlo con la tecnología solar y/o eólica.

El precio negativo puede aparecer en el mercado diario mayorista en aquellos momentos en los que coinciden, por una parte, mucha oferta (muchos productores que quieren vender su electricidad solar, y eólica, y nuclear, hidroeléctrica y de gas, a la vez) y, por otra, poca demanda, porque resulta que son por ejemplo las cuatro de la tarde de un domingo y hay mucha industria parada y es primavera y las temperaturas son suaves y no hay ni aires acondicionados ni calefacciones eléctricas funcionando. Los precios negativos pueden aparecer entonces (en esos momentos de baja demanda) porque hay instalaciones de generación de electricidad que no pueden (o no quieren) parar de producir. Pongamos varios ejemplos: una central hidroeléctrica fluyente, que tiene que turbinar las aguas; un generador que vendió con mucha antelación su producción y tiene que inyectarla a esas horas porque si no lo hace, no cobra; o una central nuclear, o de ciclo combinado (que queman gas natural para generar electricidad) que prefieren pagar durante unas horas por verter su electricidad a la red a tener que parar sus máquinas para volverlas a arrancar poco después. Si la pregunta es ¿y por qué van a preferir pagar antes que parar?. La respuesta es porque resulta que a los reactores nucleares y a las centrales de ciclo combinado les puede salir más caro arrancar y parar, que mantener al ralentí el proceso durante unas horas para aumentar potencia cuando haya más demanda. Por eso, centrales nucleares y ciclos combinados pueden estar dispuestos a pagar por inyectar su electricidad a la red. Porque es que les sale más económico pagar (un precio negativo) que parar sus generadores de energía para después volverlas a poner en marcha.

Económicamente, perjudicados por los precios cero y/o negativos lo son en general los productores que no tengan vendida su electricidad a plazo o con un contrato bilateral cerrado (vender directamente al cliente y así no tengo que ir al mercado mayorista, cuyos precios además son volátiles). La casuística es muy diversa, pero quizá los promotores renovables estén menos expuestos a esa volatilidad. En ocasiones, cuando un generador renovable tiene que financiar un parque fotovoltaico, el banco le exige que tenga respaldada la venta de energía con contratos a largo plazo con comercializadores o directamente con consumidores industriales para poder garantizarse unos ingresos mínimos o fijos que le permitan recuperar su crédito”. Por ello, las centrales de renovables usan contratos más a largo plazo, porque conocen sus costes de inversión y se calcula la rentabilidad a largo plazo. Sin embargo, una central de ciclo combinado no puede hacerlo, excepto que tenga igualmente un contrato de compra de gas cerrado a largo plazo, pero sería mas complejo. Es una manera de librarse de los precios cero o negativos del diario.

A continuación, se muestra los principales resultados del escenario con la red de transporte incluida en el plan de desarrollo 2021-2026.

Fuentes:

Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE). Disponible en: (https://www.idae.es/) 

Red Eléctrica de España (REE). Disponible en: (https://www.ree.es/es)

Asociación de Empresas de Eficiencia Energética (A3e). Disponible en: (https://atenergetica.es/)