{"id":704,"date":"2025-03-22T02:11:14","date_gmt":"2025-03-22T02:11:14","guid":{"rendered":"https:\/\/energiaadebate.com\/diario\/?p=704"},"modified":"2025-11-16T06:51:05","modified_gmt":"2025-11-16T06:51:05","slug":"confiabilidad-del-servicio-electrico-que-es-y-como-influyen-las-energias-renovables-parte-1","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/energiaadebate.com\/diario\/confiabilidad-del-servicio-electrico-que-es-y-como-influyen-las-energias-renovables-parte-1\/","title":{"rendered":"Confiabilidad del servicio el\u00e9ctrico: \u00bfQu\u00e9 es y c\u00f3mo influyen las energ\u00edas renovables? Parte 1"},"content":{"rendered":"\n

Conceptos fundamentales<\/h2>\n\n\n\n

1.- Introducci\u00f3n<\/h3>\n\n\n\n

Como todo cambio tecnol\u00f3gico, la introducci\u00f3n a gran escala de las energ\u00edas renovables en la red el\u00e9ctrica requiere de modificaciones del sistema en el que inciden. De manera similar a la computadora personal en los a\u00f1os ochenta del siglo veinte, que vino a revolucionar la forma de preparar y archivar documentos, la internet a escala masiva a partir de la d\u00e9cada de los noventas, que lleg\u00f3 para revolucionar la forma de comunicar y compartir informaci\u00f3n, y la inteligencia artificial que vino recientemente a irrumpir masivamente en la forma en la que se resume y distribuye el conocimiento, las energ\u00edas renovables tienen el potencial de cambiar fundamentalmente la forma en la que aprovechamos la energ\u00eda. A diferencia de los fen\u00f3menos mencionados, que nacieron y evolucionaron principalmente como estrategias de negocio, las energ\u00edas renovables surgieron de la necesidad de combatir el cambio clim\u00e1tico y la contaminaci\u00f3n del aire, del agua y el suelo ocasionada por el uso masivo de las energ\u00edas f\u00f3siles. Afortunadamente, la alta competitividad econ\u00f3mica que ostentan hoy en d\u00edas las energ\u00edas renovables, sobre todo la energ\u00eda e\u00f3lica a gran escala y la solar fotovoltaica, permite que se pueda reconciliar el objetivo de la conservaci\u00f3n del planeta con la factibilidad econ\u00f3mica.<\/p>\n\n\n\n

Sin embargo, a pesar de que la introducci\u00f3n masiva de la computadora personal, la internet y la inteligencia artificial se encontraron con el vitoreo amplio de las personas, empresas y gobiernos, dejando las consideraciones de sus posibles efectos negativos para los c\u00edrculos de intelectuales, el entusiasmo para las energ\u00edas renovables se ha visto afectado por amplios esfuerzos de detracci\u00f3n. Las razones de ello se pueden identificar, pero no ser\u00e1n objeto de esta nota. Bastar\u00e1 con observar que (1), por supuesto, existen retos en la integraci\u00f3n masiva de las energ\u00edas renovables en la red el\u00e9ctrica y que (2) muchos de estos retos giran en torno al concepto de la confiabilidad del servicio el\u00e9ctrico. Siendo \u201cconfiabilidad\u201d una palabra coloquial, existe el inminente peligro de que su sentido t\u00e9cnico en el contexto de los sistemas el\u00e9ctricos de potencia no se distinga debidamente de la intuici\u00f3n que las personas pudieran sentir al escuchar la palabra coloquial. Concretamente, se ha creado la impresi\u00f3n de que existiera una equivalencia entre \u201cconfiable\u201d y \u201cdespachable\u201d por un lado, y \u201cno confiable\u201d y \u201cvariable\u201d por el otro. Esto es falso, por una serie de razones que se explicar\u00e1n a detalle a lo largo de las diferentes piezas que conformar\u00e1n esta miniserie sobre confiabilidad y energ\u00edas renovables.<\/p>\n\n\n\n

2.- Conceptos clave<\/h3>\n\n\n\n

Existen tres conceptos fundamentales que representan los pilares de la confiabilidad de los sistemas el\u00e9ctricos de potencia [1], [2]: (a) La suficiencia (resource adequacy<\/em>, en ingl\u00e9s), (b) la seguridad del despacho (operational reliability<\/em>) y (c) la resiliencia.  Estos conceptos se aplican usualmente al subsistema conformado por los sectores de generaci\u00f3n y de transmisi\u00f3n; de manera separada, se analiza la confiabilidad del sistema de distribuci\u00f3n [3]. Suficiencia<\/em> se refiere a la capacidad del sistema de satisfacer la demanda en cualquier hora del a\u00f1o, en particular en las horas m\u00e1s cr\u00edticas. Estas se podr\u00edan identificar como las horas de m\u00e1xima demanda, pero es m\u00e1s com\u00fan y pr\u00e1ctica actual en M\u00e9xico determinarlas a partir de las m\u00ednimas reservas operativas, siendo estas \u00faltimas la diferencia entre la capacidad de generaci\u00f3n efectivamente disponible (no la suma de las capacidades de placa de las centrales el\u00e9ctricas del sistema) y la demanda.<\/p>\n\n\n

\n
\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n

Figura <\/strong><\/a>1<\/strong> Reservas operativas del escenario de planeaci\u00f3n y sus horas m\u00e1s cr\u00edticas vs. los valores correspondientes observados en el Mercado del Balance de Potencia; ambos conjuntos de datos corresponden al a\u00f1o 2024.<\/p>\n\n\n\n

Garantizar la suficiencia es fundamentalmente un problema de planeaci\u00f3n<\/strong>, ya que las centrales requeridas para satisfacer la demanda no se construyen de la noche a la ma\u00f1ana, sino requieren de per\u00edodos multianuales para planear, financiar y construirse. Tambi\u00e9n resulta importante que las centrales reciban el mantenimiento preventivo y correctivo adecuado para estar disponibles cuando se requiera. Para asegurar el cumplimiento de ambos requisitos es importante que exista un incentivo econ\u00f3mico para estar disponible en las horas m\u00e1s cr\u00edticas. En M\u00e9xico, se estableci\u00f3 el Mercado de Balance de Potencia (MBP) para proveer este incentivo. Sin embargo, en la pr\u00e1ctica pueden existir discrepancias importantes entre el escenario de planeaci\u00f3n y la realidad observada. Esto se ilustra en la Figura 1<\/strong>, donde se muestran las reservas operativas de planeaci\u00f3n del Sistema Interconectado Nacional (SIN) para el 2024 [4] y las utilizadas para los fines del MBP [5]. Mientras que en el escenario de planeaci\u00f3n las reservas m\u00ednimas se mantienen en el rango de 16,000 a 18,000 MW, las reservas reales tuvieron un promedio de apenas 525 MW y alcanzaron valores negativos en varias ocasiones. Esto significa que la capacidad de generaci\u00f3n efectivamente disponible no alcanz\u00f3 a cubrir toda la demanda requerida. En otras palabras, el SIN incumpli\u00f3 con el requisito de la suficiencia y por ende de la confiabilidad<\/strong>. N\u00f3tese la redacci\u00f3n: La suficiencia (y por lo tanto la confiablidad) no es una propiedad de una central el\u00e9ctrica o de un Participante del Mercado (por m\u00e1s trivial que suene), sino del sistema el\u00e9ctrico en cuesti\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

El segundo pilar de la confiabilidad es la seguridad de despacho<\/em>. Este concepto se refiere a la capacidad del sistema de sobrellevar una perturbaci\u00f3n, t\u00edpicamente una que resulta de una p\u00e9rdida de generaci\u00f3n, sea por un problema t\u00e9cnico en una central de generaci\u00f3n o en alg\u00fan elemento en la red de transmisi\u00f3n.  Operativamente, los procesos dedicados a asegurar la estabilidad del sistema se conocen como regulaci\u00f3n (primaria y secundaria) de la frecuencia, dada la estrecha relaci\u00f3n entre el balance de potencia activa del sistema y su frecuencia en sistemas el\u00e9ctricos dominados por generadores sincr\u00f3nicos con acoplamiento fijo a la red. Tambi\u00e9n existe una relaci\u00f3n similar entre el balance de potencia reactiva y el voltaje. La seguridad de despacho se considera de manera rutinaria en la operaci\u00f3n de los mercados el\u00e9ctricos (en M\u00e9xico y en el mundo), dando pie el concepto del despacho econ\u00f3mico restringido por seguridad<\/strong>. Esto significa que el operador del sistema debe evaluar si la asignaci\u00f3n de las unidades de generaci\u00f3n que resulta del despacho econ\u00f3mico, es decir, el ordenamiento desde la unidad m\u00e1s barata hasta la m\u00e1s cara, es compatible con l\u00edmites operativos de variables clave (como los voltajes nodales) en estado estable y transitorio. Si los estudios arrojan la posibilidad de que el sistema pudiera ser inestable ante una contingencia, entonces el despacho debe ser modificado, asignando una central no econ\u00f3mica fuera de m\u00e9rito<\/em> o tomando alguna otra medida. De lo anterior se puede concluir que el despacho econ\u00f3mico y la seguridad de despacho<\/strong> (enti\u00e9ndase, la confiablidad) no son ant\u00f3nimos<\/strong>, como a veces se sugiere, sino conceptos complementarios que van de la mano.<\/p>\n\n\n\n

El tercer pilar de la confiabilidad es la resiliencia<\/em>, es decir, la capacidad del sistema de recuperarse despu\u00e9s de una disrupci\u00f3n mayor, como la que pudiera ocurrir al paso de un hurac\u00e1n, una ola de incendios forestales u otros desastres naturales exacerbados por la acci\u00f3n humana. Dado el incremento substancial en la tasa e intensidad de tales eventos como producto del cambio clim\u00e1tico, la resiliencia ha cobrado mayor inter\u00e9s en la investigaci\u00f3n sobre la confiabilidad de los sistemas el\u00e9ctricos de potencia.<\/p>\n\n\n\n

3.- Impactos potenciales de las energ\u00edas renovables<\/h3>\n\n\n\n

Las energ\u00edas renovables de mayor importancia, la e\u00f3lica y la solar fotovoltaica, tienen algunas caracter\u00edsticas diferentes a las tecnolog\u00edas tradicionales de generaci\u00f3n. Por lo tanto, no es de sorprenderse que su integraci\u00f3n implica ciertos cambios, y en ocasiones retos, en la operaci\u00f3n del sistema. En primer lugar, tienden a tener un nivel de variabilidad mayor a las centrales convencionales, a veces mal llamado \u201cintermitencia\u201d. En segundo lugar, se basan en tecnolog\u00eda de inversores basados en electr\u00f3nica de potencia, lo cual los distingue de las centrales tradicionales basadas en generadores sincr\u00f3nicos cuya velocidad rotacional guarda una relaci\u00f3n fija con la frecuencia el\u00e9ctrica de la red. Y, por \u00faltimo, a diferencia de los generadores tradicionales que guardan una min\u00fascula pero importante reserva de energ\u00eda llamada \u201cinercia\u201d, las centrales solar fotovoltaicas de antemano no tienen inercia y los aerogeneradores requieren de un control electr\u00f3nico para movilizar la inercia que ellos al igual que los generadores convencionales poseen.<\/p>\n\n\n\n

La inercia debe su importancia y relativa fama al hecho que logra cerrar la brecha temporal que surge entre el inicio de una p\u00e9rdida de generaci\u00f3n y la respuesta de control de los generadores convencionales que proveen el servicio de la regulaci\u00f3n primaria de la frecuencia. Esta respuesta tarda del orden de un segundo en actuar, lo cual dejar\u00eda en ca\u00edda libre a la frecuencia del sistema en el \u00ednter. La inercia de los mismos generadores logra amortiguar un poco esta ca\u00edda, haciendo m\u00e1s f\u00e1cil la recuperaci\u00f3n y limitando la excursi\u00f3n de la frecuencia hacia abajo, es decir, manteniendo su valor m\u00ednimo (el \u201cnadir\u201d) dentro de los l\u00edmites permitidos. Si se desplaza generaci\u00f3n convencional mediante generaci\u00f3n solar, entonces la inercia del sistema tiende a reducirse y las ca\u00eddas de la frecuencia en el primer segundo se hacen m\u00e1s profundas. En el caso de la energ\u00eda e\u00f3lica la respuesta depende de si los aerogeneradores cuentan con un sistema de \u201cinercia sint\u00e9tica\u201d o no.<\/p>\n\n\n\n

Como se puede ver de la descripci\u00f3n anterior, la inercia representa una muy peque\u00f1a cantidad de energ\u00eda almacenada en el movimiento rotacional de los generadores que se moviliza de manera autom\u00e1tica (pasiva) en el caso de un desbalance de potencia activa. La pregunta clave es entonces: \u00bfEs posible que la energ\u00eda e\u00f3lica y solar se puedan comportar de manera similar? La respuesta es un rotundo s\u00ed. Como se mostrar\u00e1 en otra pieza posterior, la inercia por unidad de los aerogeneradores es muy similar a la de los generadores convencionales, por lo cual parques e\u00f3licos equipados con inercia sint\u00e9tica pueden emular la respuesta de generadores convencionales. Las centrales fotovoltaicas de antemano no tienen inercia, pero la min\u00fascula reserva energ\u00e9tica requerida se puede realizar de diferentes maneras, sin necesariamente requerir de enormes bancos de bater\u00edas. Entre las opciones tecnol\u00f3gicamente disponibles est\u00e1n los supercapacitores [6] y los condensadores sincr\u00f3nicos que pueden realizarse de manera costo efectiva convirtiendo centrales obsoletas [7]. Esto se ha propuesto para la reconversi\u00f3n de carboel\u00e9ctricas obsoletas en Sud\u00e1frica [8]. Tambi\u00e9n es posible modificar el despacho en per\u00edodos cr\u00edticos, por ejemplo, operando dos centrales convencionales cerca de su m\u00ednimo operativo en vez de una sola con el doble de generaci\u00f3n. De esta forma, se duplica la inercia disponible sin necesidad de inversi\u00f3n adicional. El peque\u00f1o incremento de costo y emisiones debido a la operaci\u00f3n menos favorable cerca del m\u00ednimo operativo se compensa con creces con el desplazamiento de la generaci\u00f3n f\u00f3sil por generaci\u00f3n limpia.<\/p>\n\n\n\n

\u00bfQu\u00e9 podemos decir de la variabilidad (\u201cintermitencia\u201d) de la generaci\u00f3n e\u00f3lica y solar? \u00bfQu\u00e9 impacto tiene en la confiabilidad del sistema el\u00e9ctrico y sus tres pilares? En esta ocasi\u00f3n me limitar\u00e9 a s\u00f3lo uno de ellos, la suficiencia; una discusi\u00f3n m\u00e1s exhaustiva se proveer\u00e1 en una nota posterior. \u00bfC\u00f3mo cambia la suficiencia al agregar centrales e\u00f3licas y solares al sistema? Es f\u00e1cil darse cuenta de que la suficiencia<\/strong> (y por ende la confiabilidad) s\u00f3lo puede aumentar al agregar m\u00e1s centrales de generaci\u00f3n al sistema<\/strong>, independientemente de que generan el cien por ciento del tiempo (lo cual ninguna central hace) o no. Tener centrales e\u00f3licas y solares disponibles aumenta la confiabilidad, no la disminuye.<\/p>\n\n\n\n

Es interesante observar c\u00f3mo se comporta la generaci\u00f3n convencional a lo largo de un a\u00f1o. Como bot\u00f3n de muestra discutiremos brevemente el caso de la generaci\u00f3n nucleoel\u00e9ctrica de M\u00e9xico en el a\u00f1o 2023 (Figura 2<\/strong>). Como se puede ver inmediatamente, la generaci\u00f3n nuclear dista mucho de ser constante, como se esperar\u00eda de una central de \u201cl\u00ednea base\u201d, es decir, una central que opera sin importar la demanda de cada hora. Lo m\u00e1s destacado es un per\u00edodo de aproximadamente dos meses, de mediados de septiembre a mediados de noviembre, durante el cual la central aparentemente operaba solamente con una de sus dos unidades. Sin embargo, durante todo el a\u00f1o hubo cambios bruscos (\u201cintermitentes\u201d), que resultaban en reducciones de la generaci\u00f3n del orden del 25% por per\u00edodos de varias horas. Se puede ver que estos per\u00edodos contin\u00faan incluso despu\u00e9s del per\u00edodo de paro parcial (el cual podr\u00eda interpretarse como un mantenimiento mayor), aunque se logr\u00f3 mitigar la tendencia suave hacia debajo de la generaci\u00f3n en los meses previos.<\/p>\n\n\n\n

\u00bfD\u00f3nde cae la nucleoel\u00e9ctrica dentro de la clasificaci\u00f3n centrales el\u00e9ctricas? \u00bfSe puede considerar una central de l\u00ednea base? \u00bfO ser\u00eda m\u00e1s atinado considerarla como intermitente? M\u00e1s importante a\u00fan, \u00bfcu\u00e1l es el aporte de la generaci\u00f3n nuclear a la confiabilidad del sistema? Las respuestas se dejan a la reflexi\u00f3n del lector.<\/p>\n\n\n

\n
\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n

Figura <\/strong><\/a>2<\/strong> Generaci\u00f3n de la central nuclear Laguna Verde a lo largo del a\u00f1o 2023 (registros horarios). \u00bfEs la energ\u00eda nuclear una fuente confiable, no confiable, despachable, variable o intermitente? Fuente: Elaboraci\u00f3n propia con datos del CENACE [9].<\/p>\n\n\n\n

4.- Resumen y conclusiones<\/h3>\n\n\n\n

La confiabilidad es un concepto importante para los sistemas el\u00e9ctricos de potencia, con un significado t\u00e9cnico preciso. Es importante no confundirla con alguna intuici\u00f3n que se pudiera desprender del uso coloquial de la palabra. Confiabilidad en sistemas el\u00e9ctricos implica la capacidad de satisfacer la demanda en todo intervalo horario a lo largo de un a\u00f1o (suficiencia), responder ante contingencias sin que se interrumpa el servicio (seguridad del despacho) y recuperarse r\u00e1pidamente despu\u00e9s de una disrupci\u00f3n del servicio (resiliencia). La confiabilidad es una propiedad del sistema, no de una central el\u00e9ctrica en particular<\/strong>. Las energ\u00edas renovables de generaci\u00f3n variable, como la e\u00f3lica y la solar, tienen algunas caracter\u00edsticas que difieren de centrales convencionales, lo cual obliga a realizar cambios de paradigma en la operaci\u00f3n del sistema el\u00e9ctrico, sobre todo cuando se alcancen niveles de penetraci\u00f3n altos. Sin embargo, esto no implica que la incorporaci\u00f3n masiva de las energ\u00edas renovables necesariamente reduzca la confiabilidad del sistema en t\u00e9rminos de las m\u00e9tricas objetivas disponibles para su medici\u00f3n. S\u00ed requiere de una disposici\u00f3n hacia el cambio. Aunque es humano resistirse al cambio, tambi\u00e9n se pierden oportunidades importantes al hacerlo. La recompensa de una actitud proactiva hacia la transici\u00f3n hacia las energ\u00edas renovables ser\u00e1 un pa\u00eds m\u00e1s limpio y con un costo significativamente menor de la energ\u00eda. <\/p>\n\n\n\n

Referencias<\/h3>\n\n\n\n