Hay compatibilidad de renovables con el sistema eléctrico

La integración de las energías renovables al Sistema Eléctrico Nacional ya se analizó y se conoce bien en México: No hay incompatibilidad

Por Jorge Landa * para Energía a Debate

A principios de los años noventa, con la llegada al escenario mundial de los temas relacionados con el calentamiento global y el cambio climático, se incrementaron los programas de cooperación internacional entre México y otros países avanzados en materia ambiental, principalmente conservación de la naturaleza y de energías renovables.

Durante la década pasada, con la mayor incorporación de tecnologías de energía renovable, principalmente energía solar y eólica, al Sistema Eléctrico Nacional (SEN), existía la necesidad de la Secretaría de Energía (SENER) de desarrollar mayor capacidad técnica nacional en el tema de la integración de energías renovables a la red eléctrica y sus implicaciones tecnológicas y económicas, que beneficiara a México y a sus instituciones gubernamentales del sector energético mexicano, principalmente a técnicos e ingenieros de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), la Comisión Reguladora de Energía (CRE), el Centro Nacional de Energía (CENACE) y la misma SENER, así como a especialistas de otras instituciones académicas y organismos de la sociedad civil vinculados a este sector en México.

De esta forma, en 2013, se creó bajo el programa de cooperación bilateral en energía y medio ambiente entre México y Estados Unidos, un grupo de trabajo entre la Secretaría de Energía (SENER) y los Laboratorios Nacionales de Energía Renovable (National Renewable Energy Laboratories, NREL, por sus siglas en inglés) para analizar las implicaciones e impactos tecnológicos y económicos de la integración de las energías renovables a la red eléctrica del país. Esto como parte del programa Mejorando la Capacidad para Estrategias de Desarrollo de Bajas Emisiones (Enhancing Capacity for Low Emission Development Strategies, EC- LEDS, por sus siglas en inglés), el cual fue un programa emblemático de la Iniciativa sobre Cambio Climático Global que manejaba la Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional (USAID) en México. Este programa incluyó el desarrollo y presentación en 2015 del Proyecto Hoja de Ruta para la Integración de la Energía Renovable a la Red Eléctrica para México: Suplemento al Informe del Grupo de Expertos de la Agencia Internacional de Energía (AIE) sobre Prácticas Recomendadas para Estudios de Integración Eólica, que se terminó en Agosto de ese año.

El objetivo central de este estudio fue generar, analizar y proporcionar información suficiente y confiable a SENER y CENACE para operar el SEN con nueva capacidad intermitente, esto es de energía proveniente de fuentes de energía renovable, que permitiera ofrecer un servicio eléctrico Confiable, Seguro, Continuo y de Calidad, ante la variabilidad y la incertidumbre de estas tecnologías que, aunque más sustentables, representaban un reto técnico para su incorporación a la red por los cambios continuos de la demanda de energía eléctrica que, inclusive y de manera impredecible, se podría presentar a lo largo de patrones diarios y estacionales en el país, así como se presenta en cualquier otro país que ha integrado una cantidad importante de capacidad instalada de energía eléctrica con fuentes de energía renovable a su sistema eléctrico.

El estudio también analizó el suministro de energía, que también es impredecible, por ejemplo, como resultado de una interrupción repentina del generador por cuestiones de ciclos climáticos atípicos, de vientos bajos, de alta nubosidad y de escasa humedad o alta sequía en determinadas regiones. De esta forma, se buscaba que el SEN incorporara a sus capacidades el conocimiento suficiente para acomodar esta variabilidad e incertidumbre a través de varios mecanismos de predicción, de generación de escenarios y de equilibrio en el sistema. Así, la variabilidad prevista se abordaría analizando las fluctuaciones de la salida programada de los recursos de generación del sistema (convencionales y no convencionales) y la variabilidad imprevista que se abordaría a través de las reservas de frecuencia o de energía flexible, principalmente aprovechando los recursos hidroeléctricos y las plantas de ciclo combinado con gas natural del país a modo de utilizarlos como respuesta inmediata a esta variabilidad. Recursos que en todo país, cuando están disponibles o se tienen bajo otras alternativas de generación, son inyectados de manera paulatina y sistemática bajo el control de generación automática para alcanzar dicho equilibrio en el sistema. Esto se identificó, se entendió, se practicó y se acordó como parte de las funciones y mandato que ostenta el CENACE.

Con este estudio, se analizaron temas sobre:

1.- Datos de series de tiempo sincronizadas de recursos eólicos y solares específicos de tiempo y lugar, velocidades de viento, insolación, con ciclos climáticos de largo plazo, por ejemplo de 15 o 20 años (para considerar fluctuaciones climáticas importantes como el niño y la niña), desglosados por año, mes, semana, hora, minutos y segundos, para mapear la generación eólica y solar, contrastados y compaginados contra la demanda de electricidad nacional que permitiera proyectar y estimar la carga neta y definirla forma de su acoplamiento al resto del sistema energético (a nivel de generación, almacenamiento y respuesta a la demanda) para de esta manera equilibrar el SEN.

2.- Datos de generación de recursos sólidos, de plantas de energía térmica con combustóleo, carbón, gas natural, y energía nuclear, incluyendo la generación hidroeléctrica, que aunque es una fuente de energía renovable, dentro del SEN se considera más como energía sólida. Una información importante de estos datos se enfocaba a los ciclos hidrológicos, ya que su correlación con las plantas tanto de energía renovable como de energía convencional o sólida (como la establece CFE), permitiría un mejor conocimiento de años húmedos y secos, sugiriendo así la posibilidad de una mejor selección de años de precipitación alta, baja y promedio para su análisis y mejor balance en el SEN.

3.- Construcción de escenarios de generación, que permitiera una mejor planeación del sistema, a través de CENACE y examinara los múltiples escenarios para la generación futura y, además, incluyera la ubicación de plantas disponibles de fuentes alternas. Con esto se podrían construir los escenarios de generación que se utilizarían como insumos para los modelos de costos de producción y así capturar las relaciones entre el pronóstico, el compromiso y la seguridad de cada unidad y su despacho.

4.- Interconexión a la red de transmisión y su consideración y análisis dentro de los estudios de integración de energías renovables al SEN. Con ello se analizó la ubicación de los puntos de generación de plantas de energías renovables existentes y potenciales en México (incluidas las áreas remotas y potencialmente concentradas en esquemas de generación distribuida, de desarrollo de recursos eólicos principalmente, ya que el mercado de energía solar era todavía incipiente en esos años), los planes de expansión del sistema de transmisión y las proyecciones de crecimiento de alta carga que sugerían una fuerte necesidad de análisis de este sistema.

5.- Análisis de necesidades futuras del SEN para mejorar la integración de energías renovables, que se realizó finalmente sobre la posibilidad de mejorar la generación de datos de entrada; desarrollo del portafolio o cartera de proyectos tanto públicos como privados y gestión del SEN con la actualización de herramientas de planeación para la expansión de la capacidad instalada específica de plantas eólicas y solares y captura de los costos de transmisión asociados para estimar, en otro contexto de interacción con las autoridades ambientales, los costos para el cumplimiento de los objetivos de desarrollo de energía limpia de México (metas de eficiencia energética y energías renovables) y compromisos internacionales de reducción de emisiones del país.

En conclusión, después de varios años en los cuales se concertó la Reforma Energética a mediados de la década pasada, con la cual se lograron cambios sustanciales en la Constitución de México para la conformación de un nuevo marco jurídico en el sector energético, con nuevas leyes, reglamentos, y programas especiales que impulsaron el desarrollo de las energías renovables y la estrategia nacional de mitigación al cambio climático en México, con este estudio se pudo establecer un punto de arranque para fortalecer la capacidad técnica en el tema la Integración de la Energía Renovable a la Red Eléctrica para México.

Por ello, se puede asegurar que actualmente ya existe el conocimiento técnico suficiente y el personal preparado en nuestro país respecto al análisis de la integración de las energías renovables al sistema eléctrico nacional. De la misma forma, las instituciones del sector eléctrico mexicano, lograron generar más información mediante estudios sólidos y contundentes que demuestran que no debe haber incompatibilidad y adaptación de estas tecnologías al SEN para lograr su equilibrio ante la incertidumbre de la intermitencia de las energías renovables y los cambios continuos de la demanda de energía eléctrica, tal como sucede en otros países que utilizan estas mismas tecnologías. Esto mediante la aplicación de mecanismos viables y asequibles, con la consideración de opciones de almacenamiento y uso de energía hidráulica y su inyección conjunta, cuando así se requiera, de energía en la punta de la curva de demanda con plantas y turbinas de entrada rápida a gas natural¹, dentro de las mismas capacidades técnicas del SEN, con costos sumamente bajos y dentro del mismo marco jurídico actual de México.

*/ Jorge Landa es Consultor en Energía.

___________________________

Nota:

1/ Robert Fares, Scientific American, March 11, 2015, “Renewable Energy Intermittency Explained: Challenges, Solutions, and Opportunities“ En 2015, en un estudio encargado por el Consejo de Confiabilidad Eléctrica del Estado de Texas (Electric Reliability Council of Texas), la empresa General Electric calculó cuánta nueva capacidad de reserva se requeriría a medida que el Estado de Texas aumentara la cantidad de energía eólica instalada. El informe encontró que 15,000 MW adicionales de energía eólica instalada solo requerían 18 MW adicionales de nueva capacidad de reserva flexible para mantener la estabilidad de la red. En otras palabras, la capacidad disponible de una planta de energía de gas natural de rápida entrada puede compensar la variabilidad introducida por 5,000 nuevas turbinas eólicas de tamaño medio (3MW). (https://blogs.scientificamerican.com/plugged-in/renewable-energy-intermittency-explained-challenges-solutions-and-opportunities/).