La utopía de conseguir que el 100% de la energía sea renovable: todos los desafíos que tenemos por delante

La utopía de lograr que el 100% de la energía sea renovable: todos los retos que tenemos por delante

La apuesta por el desarrollo de las energías renovables ha traído consigo un sueño: el de ser 100% renovables en un futuro, con suerte, no muy lejano. Sin embargo, este objetivo se ha transformado mas bien en un eslogan que grupos ecologistas repiten hasta la saciedad para justificar la queja ante cualquier tipo de acción considerada como no sostenible.

El pasado año 2014, en plena polémica por las prospecciones petrolíferas en las Islas Canarias, era el cántico que sonaba en cada manifestación así como el principal razonamiento para convencer a las masas de ir en contra de aquella actividad. Cuando contamos del cierre de centrales nucleares es además inevitable que en algún momento se recurra al ya manido “escenario 100% renovable” como argumento.

Y es que este objetivo ha ganado fuerza en los últimos años gracias a la mejora en la competitividad de las energías renovables, y a la progresivo concienciación con el cambio climático y el desarrollo sostenible. Pero plantear ese ideal 100% renovable como una solucion a corto plazo para prescindir de combustibles fósiles o nucleares esta lejos de ser realista. Son varios los retos y retos que se plantean en el sector a la hora de ampliar el porcentaje de penetración renovable y la solucion a la mayor parte de ellos no parece estar cerca.

No sólo hay que generar energía

La busqueda de sistemas de generación cada vez mas sostenibles es la piedra angular en la carrera para disminuir los gases contaminantes. Nuestros sistemas eléctricos se basan especialmente en la quema de combustibles fósiles por parte de las centrales convencionales. Mediante la quema de combustible calientan el fluido que ultimamente acciona una turbina. Esta turbina gira, generando el movimiento rotativo que ultimamente servirá para que nuestros generadores eléctricos produzcan energía gracias a la ley de inducción electromagnética.

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Ahora bien, nuestros sistemas eléctricos deben asegurar siempre que la energía que se genera en cada momento sea la misma que se consume. Es decir, que los generadores responderán coordinadamente y de forma fugaz ante cualquier mínima variación que se produzca en nuestros hogares, fábricas u oficinas. Y como la principal característica de las energías renovables es su intermitencia, parece estar claro que no son un candidato perfecto para sustituir a los generadores convencionales, que sí son capaces de generar cuando se les pide. Aunque, por supuesto, ni todo es lo que parece ni existe la perfección. Hay respuestas y disponemos de una hoja de ruta que recorreremos paso a paso en este artículo.

Nuestros sistemas eléctricos deben asegurar siempre que la energía que se genera en cada momento sea la misma que se consume.

Este equilibrio generación-consumo es el que acepta sostener permanente la frecuencia a 50 Hz en paises con influencia europea y 60 Hz en paises con influencia estadounidense. Las desviaciones al respecto de dichos valores deben ser muy pequeñas y estar siempre dentro de unos márgenes límites durante espacios temporales del orden de milisegundos.

Precisamente por esto, los generadores deben crear regulación potencia-frecuencia siendo capaces de aportar potencia activa cuando el metodo eléctrico lo requiera, o de dejar de generarla cuando haya disminuido el consumo. Desajustes en este tipo de regulación son los que pueden ocasionar que tu reloj se retrase seis minutos, sin embargo además averías en maquinaria de fábricas o el mal funcionamiento de dispositivos.

Pero este es solamente uno de los beneficios de regulación que deben brindar los generadores. Por otra parte, también es necesario sostener los niveles de tensión en cada punto del metodo eléctrico. El parámetro que nos acepta manejar la tensión es la llamada potencia reactiva, que es la parte de la potencia asociada a los campos magnéticos. Si la tensión baja en un punto de la red e inyectamos potencia reactiva conseguiremos restablecerla en el valor que debe estar, e equivalente de forma opuesta.

La clave esta en los tiempos cortos

El dominio de frecuencia o de tensión es elemental y son aspectos que las ultimas generaciones de dispositivos renovables ya consideran. Pero para sustituir a los generadores convencionales deben ser capaces de crear precisamente lo mismo en el mismo tiempo de respuesta.

Central fotovoltaica

Cuando a un generador que esta en intervención se le pide dar mas energía, necesita un tiempo concreto para ampliar el calor que se transfiere al fluido, que ultimamente este accione la turbina a una mayor rapidez y que así el generador pueda generar ese crecimiento en la energía eléctrica que inyectará al metodo de potencia.

Sin embargo, si la obligación de inyección de energía es inmediata para sostener el equilibrio ante un crecimiento brusco de carga, el generador dará una respuesta inercial por la cual frenará la rapidez de giro de su rotor y ese frenado dará temporalmente el pico de energía necesario. Estará operando a una rapidez frenada respecto a la que le pertenece mientras que la turbina se reajusta para recuperar la velocidad, y todo esto con el objetivo de garantizar que existe equilibrio generación-consumo.

Los aerogeneradores son capaces de contribuir al dominio potencia-frecuencia mediante el giro de sus aspas para captar mas o menos energía del viento. Sin embargo, en la actualidad no contribuyen a la respuesta inercial coordinada que dan los generadores síncronos convencionales porque se basa especialmente en la extracción de la energía de enormes masas en rotación. Se están fabricando mecanismos de emulación de la respuesta inercial que pretenden imitar este comportamiento, pese a que todavía queda mucho trabajo hasta que podamos visualizar contribución por parte de este tipo de sistemas.

El archivamiento como pieza clave

Por otra parte, dejando como asignatura pendiente el desarrollo de sistemas de regulación que admitan que las renovables ofrezcan el mismo comportamiento que los generadores convencionales, queda visualizar como solucionar la intermitencia de la energía.

El archivamiento energético no es un desafío en cuanto al tipo de respuestas necesarias sino en cuanto al valor de las mismas en la escala que se requiere. Las baterías tienen todavía un costo muy subido y una vida util reducida. Con el estado vigente de la técnica, las instalaciones de archivamiento energético y generación necesarias para lograr un suministro 100% renovable serían económicamente inviables.

El enorme desafío en los sistemas de archivamiento energético a enorme escala es su subido coste.

Aun así, los sistemas de archivamiento energético a enorme escala a dia de hoy cumplen un servicio elemental en la incorporación renovable. Este es el caso de la Hornsdale Power Reserve que instaló Tesla al sur de Australia y contribuye a la regulación del metodo eléctrico. Las necesidades de suministrar potencia para el dominio de la frecuencia van en crecimiento y los sistemas de archivamiento pueden ser enormes amigos de cara a no perder capacidad de regulación al ampliar el porcentaje renovable.

Baterías Tesla en Australia

También, en pequeñas islas como Ta’u (Samoa) o El Hierro (España) se demuestra como el archivamiento sí es una solucion económicamente viable. En el caso de la isla de Samoa, se ha inventado una microrred inspirada especialmente en una enorme central solar fotovoltaica y sistemas de baterías dimensionados a escala. Por su parte, El Hierro ha construido la Central Hidroeólica de Gorona del Viento, en la que parques eólicos almacenan su energía en una central hidroeléctrica reversible.

En estos casos sí se alcanzan muy altos porcentajes de generación renovable durante días seguidos. Esto es factible por el bajo consumo que hay en estas pequeñas poblaciones, pese a que quiza por esto sean un lugar ideal para el repaso de respuestas que despues sean escalables a sistemas eléctricos mas grandes. Con el avance de la tecnología y la reducción de precios, tal vez estas pequeñas islas sean una ventana al futuro y nos muestren el acceso a seguir.

¿Podemos ser 100% renovables?

El crecimiento en la penetración de renovables razones ser la meta principal en materia energética, pese a que no de cualquier forma ni a cualquier coste. Aspectos como los analizados son algunos de los escollos que debe superar el sector antes siquiera de plantearnos la oportunidad de un metodo eléctrico enteramente renovable.

Parque eólico al atardecer

Hay escenarios intermedios y, si bien este ideal sería evidentemente una solucion a enorme parte de los retos que se nos presentan en materia medioambiental, es necesario priorizar objetivos segun su viabilidad técnica y económica. Para disponer de sistemas eléctricos cada vez mas sostenibles, en 1ª instancia el foco razones estar puesto en el cierre de las centrales térmicas convencionales que, mediante la quema de combustibles fósiles, son con diferencia las mas contaminantes.

En este sentido, tecnologias como la nuclear o el gas natural con captura de CO2 pueden ser enormes amigos en un mix energético con alta presencia renovable y progresivo instalación de sistemas de almacenamiento. El desarrollo de otros sectores como el automóvil eléctrico constituirá además un factor a tener en cuenta como ayuda para la creación de ejemplos sostenibles de suministro energético.

¿Podemos ser 100% renovables? Se intenta de una sencilla pregunta que despierta mil retos e incógnitas. Existen todavía límites tecnicos y costos desorbitados que crean que la respuesta a corto plazo sea negativa y que tampoco presentan una visión muy clara de cara a un futuro próximo. Sin embargo, la obligación de dar pasos claros en esta dirección es claro y la implicación de los sectores público y privado esta marcando la diferencia de forma exponencial. A nivel mundial el objetivo esta claro y se están dando los pasos adecuados en la medida de lo posible. Sigamos andando el camino.

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La novedad La utopía de lograr que el 100% de la energía sea renovable: todos los retos que tenemos por delante fue publicada originalmente en Xataka por Rubén Lijó .


Xataka



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