Escrito por el Dr. Stephen Pritchard Ingeniero Eléctrico Superior de Evergen

Para mantener las luces encendidas, nuestra red eléctrica necesita mantener un equilibrio constante entre la generación y el uso de la electricidad.

Australia ha instalado importantes cantidades de energía renovable en la última década y durante más tiempo, y se esperan muchas más en los próximos 10 años. Esto incluye grandes parques eólicos y solares, pero también energía solar en los tejados de las casas. La demanda de energía solar se ha disparado en Australia -con más de 3 millones de hogares que utilizan la energía solar en sus tejados- y el país tiene ahora el mayor nivel de energía solar instalada por persona del mundo.

¿Por qué es importante? 

Para mantener las luces encendidas, nuestra red eléctrica debe mantener un equilibrio constante entre la generación y el uso de la electricidad. El Operador del Mercado Eléctrico Australiano (AEMO) y los operadores locales de la red trabajan para garantizar el equilibrio mediante la previsión del uso de la electricidad, asegurándose de que contamos con una infraestructura de red adecuada y programando la generación para que se ajuste a la demanda de electricidad.

Las energías renovables, como la eólica y la solar, dependen de las condiciones meteorológicas, lo que significa que los generadores renovables individuales son difíciles de programar. Hasta la fecha, esta variación se ha previsto y planificado adecuadamente, pero el cambio a tener grandes cantidades de generación variable puede crear dolores de cabeza a los operadores de la red que intentan mantener la estabilidad de la misma.

Además del equilibrio generación-demanda, la estabilidad de la red depende de lo que se llama "inercia", que es esencialmente el movimiento continuo de las grandes turbinas que giran dentro de los grandes generadores. La inercia significa que si una parte de la infraestructura crítica se desconecta, los otros generadores contienen suficiente impulso para amortiguar los cambios repentinos en las condiciones de la red, ayudando así a mantener su estabilidad. Sin la inercia de la red, ésta corre un mayor riesgo de que un solo fallo se convierta en un apagón en todo el sistema.

Históricamente, los generadores variables, como la eólica y la solar, no proporcionan inercia a la red. Por ello, grandes cantidades de generación renovable pueden provocar condiciones de baja inercia. Durante las horas centrales del día, cuando hay grandes cantidades de generación solar, otros generadores que proporcionan inercia se reducen para mantener el equilibrio entre la generación y la demanda, pero esto reduce la inercia de la red y podría contribuir a la inestabilidad.

Hasta cierto punto, el mercado mayorista de la electricidad se encarga de resolver estos problemas mediante cambios en los precios. En la actualidad se observa un aumento del número de días en los que el precio mayorista de la electricidad es realmente negativo, lo que significa que a los generadores les cuesta suministrar electricidad. Esto es una señal de precios para todos los generadores de que hay suficiente generación y no se necesita más, y suele ocurrir durante los días fríos pero muy soleados de primavera y otoño, cuando la producción solar es muy alta, pero el uso de electricidad para calefacción y refrigeración es bajo.

Aunque la mayoría de los hogares no tienen que responder directamente a estas fluctuaciones de precios en el mercado mayorista, hay cambios que sí afectan a los clientes. Ya estamos viendo cómo se ponen límites a los nuevos sistemas de energía solar en los tejados, lo que restringe la cantidad de energía solar que un hogar puede inyectar en la red. Además, ya estamos viendo que el precio que se paga a los hogares por verter su exceso de energía solar a la red está disminuyendo. Ya han pasado los días en los que los precios de la inyección a la red superaban los 20 céntimos/kWh, ahora los precios inferiores a 6 céntimos/kWh son habituales. En los próximos años también veremos que los propietarios de sistemas de energía solar podrán cobrar por el derecho a exportar el exceso de energía solar a la red sin restricciones. Algunos operadores de red también están buscando la posibilidad de apagar los sistemas de energía solar de los tejados residenciales cuando la red está bajo presión. Los hogares australianos desean cada vez más contribuir al cambio climático instalando paneles solares, pero una red que no está diseñada originalmente para manejar un volumen de energía solar y la necesidad de estabilidad de la red se interponen. 

El almacenamiento en baterías es una de las soluciones a estos problemas. 

El almacenamiento de baterías permite, en términos generales, almacenar el exceso de generación para cuando se necesite. Por ejemplo, las baterías pueden absorber el exceso de generación solar en las horas centrales del día, cuando el sol está más fuerte y el precio del mercado mayorista es bajo. Pueden almacenar esta energía y descargarla para suministrar electricidad a última hora de la tarde y por la noche, cuando el sol está disminuyendo y el uso y los precios de la electricidad suelen ser altos. Esto ayuda a los operadores de la red a gestionar la variabilidad de la generación eólica y solar, al tiempo que permite al operador de la batería ganar dinero cargando desde la red a un precio bajo y descargando a la red a un precio alto.

Además, las grandes baterías son capaces de responder con extrema rapidez a las perturbaciones de la red. Si un gran generador se desconecta o una línea de transmisión clave falla, una gran batería puede intervenir y cargar o descargar según sea necesario para ayudar a mantener la estabilidad de la red, y ser pagada por ello. Las baterías pueden responder a este tipo de situaciones en menos de un segundo y mantener la red hasta que los procesos normales del mercado puedan poner en línea la generación adicional para cubrir el déficit.

En los últimos dos años, un avance interesante es la aparición de grandes baterías que también son capaces de crear inercia artificial en la red, y ayudan a mantener la estabilidad de la misma en condiciones extremas.

Los proveedores de baterías que puedan responder rápidamente y estabilizar la red obtendrán lucrativas recompensas. Aunque el coste inicial de la inversión en baterías de gran tamaño ha sido un obstáculo, la aceptación de las energías renovables, los avances tecnológicos y la reducción de los precios significan que en la próxima década se instalarán muchas baterías de gran tamaño en toda Australia. También sabemos que el mercado de operadores de baterías de menor tamaño está cobrando impulso y que este proceso continuará. Para 2030, las grandes instalaciones de baterías serán habituales, y esto es algo estupendo porque el impacto que tendrá es que tendremos un suministro de electricidad muy estable, alimentado cada vez más por energías renovables limpias.