ENERGIAS RENOVABLES INTERMITENTES, GENERACION DISTRIBUIDA Y REDES INTELIGENTES.
TUNQUEN, UN EJEMPLO A SEGUIR EN CHILE
Patricio Cavieres Korn
Presidente de la Comisión de Agroenergía
Colegio de Ingenieros Agrónomos de Chile
La Comisión Asesora para el Desarrollo Eléctrico (CADE) recientemente ha entregado un informe al Gobierno en el cual señala que la matriz energética – a mediano y largo plazo – debiera apuntar a una combinación de las diversas tecnologías o fuentes, donde la hidroelectricidad y las energías renovables debieran jugar un rol creciente.
Nadie duda que las energías renovables son importantes, pero como bien señala Ali Nourai de American Electric Power de Ohio, EEUU: “Si queremos que una parte importante de nuestra energía provenga de fuentes renovables, es imprescindible que podamos almacenarla”. En el caso de las renovables mas intermitentes – como son la proveniente del viento y el sol – no son una opción viable, si no se consigue almacenar energía a gran escala.
Si bien Chile también tiene un buen potencial para energía eólica y solar, hay que considerar que la intermitencia y fluctuaciones pueden acarrear problemas serios a futuro, si no se dispone de un medio de almacenamiento cuando se producen excedentes y si la red no tiene la capacidad de transportar toda la electricidad que generen los parques o instalaciones solares y eólicas.
En 2008 en EEUU, durante un aumento de la onda de frío, los vientos del oeste de Texas – que normalmente soplan de manera continuada – dejaron de hacerlo, y las miles de turbinas eólicas que operan en esa parte del estado se paralizaron. Las compañías eléctricas locales, incapaces de compensar la falta de energía trayéndola de otra parte, se vieron obligadas a cortar el suministro a los usuarios durante una hora y media, hasta que el viento comenzó a soplar nuevamente se logró reponer el servicio.
En 2010 en Alemania, por lo menos el 15% de la electricidad generada por los parques eólicos que están en el norte del país, no pudo llegar a los consumidores del sur, porque la red no resistió y hubo que desconectarla. Producto de esta situación las perdidas de energía eléctrica alcanzaron a 50 millones de kWh.
Como bien señala el Ingeniero José Vergara: ”La energía eólica y solar sin almacenamiento requiere sobredimensionar la red eléctrica para poder transportar la potencia máxima (independientemente del tema de la seguridad), si la red no tiene la capacidad suficiente, lo que le esta pasando a los alemanes, hay problemas”. En el caso de Chile según Vergara, “es menor el problema dado que gracias a las hidráulicas las eólicas aun tienen un buen pasar, no sin un costo en *potencia de giro* (en otras palabras permitiría reducir la vulnerabilidad que estas tienen por su generación intermitente)”.
“Cuando el parque eólico se aproxima a potencias importantes de la red nacional se requieren redes 4 a 5 veces más grandes que lo normal, sin incluir el criterio de seguridad que obligaría a tener líneas físicamente separadas. Las energías renovables no convencionales (ERNC) requieren mucho mas líneas.” Hay que considerar que el factor de planta de los parque eólicos chilenos es de 21%, lo que significa que por cada 1 MW requerido por la matriz eléctrica nacional, es necesario instalar 5 MW en generación eólica.
Por ultimo, según Ove Grande, Coordinador del Proyecto EcoGrid de la Unión Europea: “Cuando un país desarrolla una capacidad elevada de energía solar y eólica, lo habitual es que los operadores del sistema necesiten fuentes auxiliares que se puedan activar con rapidez si los vientos no se ajustan a las previsiones meteorológicas o si las nubes , de manera inesperada tapan los paneles solares. Y lo cierto es que: “las fuentes auxiliares necesarias para atender los peaks de demanda energéticas resultan caras”. Por lo general, este problema se soluciona utilizando turbinas a gas o importando energía de otras regiones o países.
La mayoría de las personas piensa que la generación de energía centralizada en gran escala es más conveniente, porque nos educaron bajo ese paradigma y estamos acostumbrados a que el sistema funcione de esta forma. No obstante, en el transcurso del tiempo se ha podido comprobar que la producción distribuida o descentralizada de energía – generada y almacenada cerca del lugar de uso o consumo – es más segura y eficiente. Además como se genera localmente se reducen substancialmente las pérdidas por transmisión de la generación centralizada.
Hay que considerar, que la generación centralizada de energía eléctrica a gran escala – a partir de combustibles fósiles o nucleares – presenta una eficiencia muy baja. En general, de la energía teórica presente en el combustible, se pierden una parte importante cuando se genera y en el proceso de transmisión /distribución, por lo que una parte de la energía primaria se encuentra disponible como electricidad en el punto de uso o consumo.
En 2007, el Consejo de Europa estableció las bases para la tercera revolución industrial que descansa en tres pilares: a) uso de energías renovables, b) desarrollo de tecnologías para el almacenamiento de la energía y c) redes inteligentes (smart grid). La red inteligente, consiste en configurar una red eléctrica, conforme el modelo seguido por internet en comunicaciones, a través de la generación distribuida de energía. Mediante estas redes los propietarios de las viviendas y empresas podrán generan su propia energía eléctrica en pequeña escala y compartir los excedentes con los otros o venderla a las compañías de la red publica.
Según Jeremy Rifkin en Economía del Hidrogeno: a futuro cada hogar, oficina, comercio, industria o explotación agrícola, podrá tener sistemas de generación propia para satisfacer sus necesidades de energía y almacenamiento con hidrógeno de los excedentes, que serán capaces de tomar energía de la red en caso de déficit, pero también de entregar y compartir con otros, en caso de producirse mayor producción que la necesaria. Todo esto gestionado por sistemas inteligentes que automáticamente tomarán decisiones de ahorro en momentos críticos y de consumo en situaciones favorables.
Justamente esta es la importancia de las redes inteligentes en un sistema de generación distribuida, ya que permiten almacenar energía cuando el suministro proveniente del sol y del viento es irregular (intermitencia) y ofrecerla en el momento de mayor demanda.
Alemania, gracias a la Ley de Energías Renovables se ha convertido en un líder mundial en energía eólica y solar. En Junio de 2011, existían en ese país 21.917 instalaciones de energía eólica conectadas a la red, con una potencia instalada de 27.981 MW. En noviembre de este año ese país tenía 1.000.000 de instalaciones de energía solar conectadas a la red eléctrica, con una potencia instalada de 17.000 MW, lo que representa cerca del 50% del total mundial. A partir de estas cifras, se puede concluir que la generación de energía renovable de fuentes intermitentes en Alemania esta bastante descentralizada y dispersa en su territorio.
En Chile, a mediados de los años ochenta, algunos propietarios de terrenos del Balneario de Tunquén – localizado en el litoral de la 5ª región – resolvieron aprovechar la energía solar para extraer agua del subsuelo, que les permitiese satisfacer sus necesidades básicas, ya que la red eléctrica estaba muy distante y el costo de conectarse era muy elevado. Por otro lado, hay que considerar, que para la época en que esto comenzó, la energía solar fotovoltaica era poco conocida y el monto de la inversión era muy alto. Hay que destacar que la introducción de esta tecnología en Tunquen, se debe al Ingeniero Christoph Horn -pionero de la energía solar en Chile – quien inicialmente utilizó paneles fabricados por Arco Solar de EEUU, y luego a través de Ingelsac, a partir de 1990 los fabricados por Siemens de Alemania que adquirió la compañía estadounidense.
Según el Técnico Eléctrico Enzo Cortez de : en la actualidad existen aproximadamente 300 viviendas en Tunquen, donde cada casa poseen un sistema propio e independiente de generación fotovoltaica, lo que representa la primera y única experiencia de Generación Distribuida de Energía Renovable que existe en el país.
Si bien en la actualidad, la mayor parte de la viviendas posee este sistema fotovoltaico – existen algunos casos en los que la electricidad se genera mediante un grupo electrógeno a diesel o gasolina. Excepcionalmente en algunas casas se utilizan paneles termosolares para calentar agua.
No obstante, como la capacidad de generación eléctrica es insuficiente para satisfacer todas las necesidades de energía, se utiliza gas para la preparación y conservación de los alimentos (cocina y refrigerador a gas), así como para una parte de la calefacción de las viviendas en invierno (estufas). La autosuficiencia energética de Tunquen para sustituir el gas por energía solar u de otra fuente renovable, debería ser uno de los desafíos a futuro de esta comunidad, pero representa un costo adicional elevado, que a nuestro juicio, no compensa el corto uso temporal o estacional que se le da a las viviendas. En la actualidad, todos los sistemas cuentan con baterías de plomo-acido donde se almacenan los excedentes de electricidad que se generan durante las horas de sol y que se utilizan preferentemente durante la noche.
La conexión energética de todas las viviendas que generan energía solar FV en Tunquen, debería ser el paso lógico para constituir la Primera Red Inteligente en el Chile, que serviría como plataforma demostrativa para otras localidades del país que tengan interés y donde existan las condiciones adecuadas para implantarla.
Naturalmente, debido al elevado costo de inversión, la conformación e instalación de un sistema descentralizado de generación de energía renovable, necesita el apoyo del Estado y la participación de alguna empresa internacional que tenga experiencia en esta materia.
Además, para impulsar este sistema, es imprescindible contar con una ley que promueva y regule la generación distribuida de energía, así como la constitución y el funcionamiento de las redes inteligentes: con un sistema de medición neta (net metering) de la producción, consumo y venta de los excedentes. Lamentablemente desde hace algún tiempo, hay cuatro proyectos de ley de medición neta que están prácticamente paralizados en el Congreso.
A futuro no cabe, duda que el sistema ideal de generación distribuida de energía deberá ser la pila o celda de combustible, donde la energía solar o eólica se utilizará para obtener hidrogeno a partir de una fuente renovable como el biogas, bioetanol, biobutanol, bioglicerina por ejemplo, y que el medio de almacenamiento mas conveniente de los excedentes será el hidrógeno, como se puede apreciar en la figura adjunta.
En virtud de lo expuesto, no cabe duda que el sistema energético del futuro será necesariamente mas distribuido, descentralizado, eficiente, limpio, conjuntamente más comprometido y cercano al consumidor. Pero esto implica un cambio en el paradigma de la energía y una adecuada legislación que la promueva en el país.
Fuente Diseño Adjunto: Institute for Sustainable Energy and Enviromental Technology, Abu Dhabi, United Arab Emirates.
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