La preparación de la red eléctrica y el almacenamiento es clave para acelerar la transición energética

Dentro del contexto

La modernización de la red eléctrica ayudará a las naciones a enfrentar el desafío de manejar las necesidades energéticas proyectadas (incluyendo abordar el cambio climático al depender de más energía de fuentes renovables) en las próximas décadas, al mismo tiempo que se mantiene un sistema de suministro de electricidad robusto y resistente. Según algunas estimaciones, por ejemplo, Estados Unidos necesitará entre 4 y 5 teravatios-hora de electricidad anualmente para 2050. Quienes planifican e implementan la expansión de la red para satisfacer esta mayor carga eléctrica enfrentan desafíos crecientes para equilibrar la viabilidad económica y comercial, la resiliencia, la ciberseguridad, los impactos en las emisiones de carbono y la sostenibilidad ambiental.

Conectar la energía renovable al sistema eléctrico requiere infraestructura de red, tanto a nivel de transmisión como de distribución, incluidas líneas aéreas, cables subterráneos y submarinos y subestaciones eléctricas. A pesar de lo obvio, este hecho ha sido ampliamente pasado por alto en varias regiones. Se deben tomar medidas urgentes para evitar el retraso de las infraestructuras de red, lo que retrasaría la transición energética.

El objetivo de triplicar la capacidad de energía renovable para los próximos años hace que la planificación y la inversión en el desarrollo de la red sean aún más urgentes. A diferencia de la generación concentrada basada en combustibles fósiles o grandes centrales hidroeléctricas, los generadores eólicos y solares están distribuidos en áreas extensas y múltiples ubicaciones. Esto requiere expandir la red para permitirles conectarse y entregar la energía en las cantidades necesarias, donde y cuando se necesita. El suministro de electricidad confiable y accesible para satisfacer las crecientes demandas de energía requeridas por la electrificación del transporte, la calefacción y la refrigeración y la industria, junto con el aumento de las necesidades de electricidad de la tecnología de la información, se basará en la infraestructura de red.

Sin embargo, el despliegue de la infraestructura de red no se realiza de la noche a la mañana. Debido a su naturaleza, las líneas eléctricas deben tener en cuenta el impacto social y ambiental en grandes áreas, a lo largo de todas sus rutas, lo que implica largos procesos de planificación y obtención de permisos y la participación de múltiples partes interesadas, lo que consume mucho tiempo y puede retrasar la implementación. Junto con la agilización de estos procesos, las inversiones anticipadas pueden compensar estas necesidades de tiempo y son esenciales para desbloquear la expansión de la red y evitar cuellos de botella futuros.

Energía solar fotovoltaica/eólica y almacenamiento: funcionan mejor juntos

En los últimos años se ha observado una enorme disminución de los costos de los paneles solares fotovoltaicos y las baterías, con reducciones de precios de los equipos de alrededor del 90% entre 2010 y 2023. Es probable que esta tendencia continúe debido a los avances tecnológicos, las técnicas de fabricación y las crecientes economías de escala. La energía eólica es una fuente inagotable de energía eléctrica lo que se consigue mediante aerogeneradores conectados a las grandes redes de distribución de energía eléctrica, entre otras. Los parques eólicos construidos  representan una fuente de energía cada vez más barata y competitiva. Es incluso más barata en muchas regiones que otras fuentes de energía convencionales.

En el caso de  maximizar el uso de la energía solar que está disponible algunas horas del día, la producción de electricidad de los paneles debe superar las necesidades en ese período, de modo que el exceso se pueda almacenar y utilizar más tarde, hasta que vuelva a brillar el sol. Lo mismo sucede con situaciones de viento nulo o atenuado en sistemas eólicos. Guardar esta energía es posible con los sistemas de almacenamiento de energía de baterías (BESS, Battery Energy Storage System). Los avances y la reducción de costos en BESS han hecho que esta tecnología sea competitiva y especialmente adecuada para el almacenamiento a corto plazo, permitiendo el uso de energía solar fotovoltaica limpia también durante las horas posteriores al atardecer, cuando los patrones de demanda tienden a alcanzar su pico.

Si bien la convergencia de las tecnologías de energía solar fotovoltaica y almacenamiento de energía es esencial, para aprovechar todo su potencial es necesario superar desafíos sistémicos, lo que implica políticas claras y de apoyo y abordar la aversión al riesgo empresarial. Los gobiernos deben implementar estrategias energéticas que promuevan explícitamente la integración de la energía solar y el almacenamiento, alineándolas con objetivos más amplios de transición climática y energética.

En función de las características específicas de cada sistema eléctrico, los responsables de las políticas nacionales y regionales deben evaluar, entre la cartera de medidas de apoyo, objetivos cuantificables para el almacenamiento de energía, respaldando estas ambiciones con incentivos a largo plazo y marcos regulatorios sólidos.

Baterías de litio: hoy, la clave del almacenamiento BESS

En los últimos años, el sector de las energías renovables ha visto en las baterías de ion de litio la solución a su principal problema: el almacenamiento de la energía generada. Siendo uno de los elementos más pequeños de la tabla periódica, el litio cuenta con un elevado potencial electroquímico y puede acumular grandes cantidades de energía. Dotadas de un reducido peso y una alta eficiencia, solo un escollo ha apartado hasta ahora a las baterías de litio de convertirse en la principal tecnología de almacenamiento de las renovables: su elevado costo.

Esta situación, sin embargo, parece estar cambiando. Según un reciente estudio de BloombergNEF (BNEF), el costo de las baterías de ion de litio se reducirá notablemente en los próximos años —más allá incluso de la reducción del 85% que se produjo entre 2010 y 2018—. En concreto, BNEF pronostica una reducción a la mitad de los costos de las baterías de ion de litio por kW/h para 2030, a medida que la demanda despega en dos mercados diferentes: almacenamiento estacionario y vehículos eléctricos.

Esto propiciará que las instalaciones de almacenamiento de energía a nivel mundial se multipliquen exponencialmente, desde unos modestos 9GW/17GWh implementados a partir de 2018 hasta los 1.095GW/2.850GWh para 2040. Este espectacular aumento requerirá una inversión  millonaria en  de dólares.

Inserción en la red eléctrica de vehículos eléctricos

Si bien los vehículos eléctricos ayudan a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, la demanda de energía para cargarlas puede tener efectos adversos en la red, sobrecargando el sistema de distribución. Sin embargo, estas mismas fuentes de carga se pueden convertir en valiosos recursos de la red con controles avanzados y comunicación. En escenarios futuros, de alta penetración de vehículos eléctricos en el sistema eléctrico, la energía eléctrica que los alimenta será proporcionada por estas energías renovables.

Si la carga de vehículos eléctricos se realiza a plena potencia justo al atardecer, cuando los paneles solares están reduciendo su potencia, o en momentos donde la velocidad del viento en los parques eólicos disminuye, la carga neta que el resto del parque generador (recursos convencionales) tendría que abastecer sería muy elevada. Esto obligaría a instalar más generación, aumentar la capacidad de transmisión, adecuar las redes de distribución y considerar nuevos servicios complementarios para el sistema eléctrico.

Para lograr el máximo aprovechamiento de la generación renovable, tanto centralizada como distribuida, es necesario estudiar y comprender las variaciones de la generación y los hábitos de consumo de energía para transporte en el contexto local. Por ejemplo, en muchos países, la tarifa eléctrica de noche es más baja para aprovechar los excesos de potencia base en horas de menor consumo.

En los países donde los clientes domiciliarios tienen, en su mayoría, una tarifa plana por consumo de electricidad, a la gran mayoría no le ofrece ningún tipo de incentivo para modificar los patrones de consumo, por lo cual, se debería considerar la utilización de tarifas TOU (Time-of-Use). Esto se presta muy bien para la carga lenta (nocturna) de los vehículos eléctricos en casa. Como la energía solar fotovoltaica tiene su máximo de generación cercano al mediodía, es más compatible con la carga durante el día. Esto puede ser factible si se dispone masivamente de cargadores estándar (carga más rápida) de acceso público durante el día, en los lugares de trabajo o en estacionamientos públicos, provistos con los apropiados medios de pago (más aún si se cuenta con tarifas diferenciadas). Así podría lograrse un mejor aprovechamiento del recurso fotovoltaico. Esto también ayudaría a los conductores, con la llamada range anxiety (ansiedad por la autonomía), entre otros beneficios. Además, la combinación de las energías renovables con sistemas de almacenamiento de energía, permite una mayor flexibilidad en la gestión de la demanda de energía. Esto significa que, en momentos de alta demanda, la energía almacenada en las baterías puede utilizarse para cargar los vehículos eléctricos, aliviando la carga de la red eléctrica convencional.

La energía solar/eólica y los vehículos eléctricos son una combinación poderosa para enfrentar los retos ambientales actuales. En nuestro país, la integración de estas tecnologías tiene un enorme potencial para transformar el sector del transporte, reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero, mejorando la calidad del aire y creando un modelo de movilidad más eficiente y accesible de última tecnología. Sin duda, la sostenibilidad y la innovación serán las claves para avanzar hacia un futuro más limpio y saludable,  la energía solar/eólica y los vehículos eléctricos juegan un papel central en este camino.

Ricardo Berizzo

Ingeniero Electricista                                                                                     2025.-