En las últimas semanas, hemos trazado las tendencias emergentes de la industria solar para el próximo año, incluyendo reducción de los costes de la energía solary un nuevo examen de medición neta. Los dos primeros temas se refieren principalmente a los aspectos financieros de la energía fotovoltaica: la reducción de los costes del sistema y la determinación de una compensación justa por la energía producida por la energía fotovoltaica distribuida.
La tercera tendencia está impulsada por otro factor: el elevado número de sistemas fotovoltaicos integrados en la red. A medida que aumenta la penetración de la energía fotovoltaica, la forma en que las empresas de servicios públicos y los operadores de la red, incluidos los operadores de sistemas independientes (ISO) y las organizaciones regionales de transmisión (RTO), planifican y operan sus sistemas de distribución eléctrica está cambiando fundamentalmente.
California es un excelente ejemplo de alta penetración fotovoltaica. A finales de 2012, la capacidad fotovoltaica de California, de más de 2,5 GW, superaba el tamaño de la central nuclear de Diablo Canyon. Esta capacidad fotovoltaica es una combinación de grandes plantas fotovoltaicas conectadas directamente a la red y de generación fotovoltaica distribuida en los hogares y empresas de los clientes.
Con la alta penetración de la energía fotovoltaica, las empresas de servicios públicos y las ISO se enfrentan al reto de encontrar formas de integrar la energía fotovoltaica en la red de forma fiable, segura y rentable. Para entender el reto, vamos a examinar cuatro formas en las que la generación fotovoltaica puede afectar a la fiabilidad de la red.
- Tensión del sistema de distribución. Todos confiamos en que los servicios públicos suministren electricidad con un voltaje constante. Si alguna vez ha sufrido un parpadeo de las luces o un apagón completo, sabe lo importante que es esto. La adición de energía fotovoltaica a una línea de distribución eléctrica hace que esto sea más difícil, ya que la energía fotovoltaica, por naturaleza, es una fuente de energía variable. Con la energía fotovoltaica, pueden producirse fluctuaciones en la tensión de la línea durante los periodos parcialmente nublados debido a los rápidos cambios en la producción de energía fotovoltaica. Cuando los sistemas están repartidos en un amplio rango geográfico, puede ayudar a suavizar este efecto en una zona de distribución, ya que no todos los sistemas fotovoltaicos se verán afectados por la nubosidad al mismo tiempo. Sin embargo, cuando hay una concentración de sistemas fotovoltaicos muy próximos, el potencial de estas fluctuaciones de tensión aumenta. En este entorno, los dispositivos de regulación de la tensión tienen que funcionar con más frecuencia y pueden desgastarse más rápido de lo esperado.
- Programación de la carga. La electricidad es un producto básico que las empresas de servicios públicos compran y venden en función de la previsión de la demanda en un momento dado y en un lugar determinado. Por ello, una previsión precisa es importante para mantener bajo el coste de la electricidad, ya que las previsiones inexactas pueden dar lugar a mayores costes en el mercado mayorista (en el caso de una ISO) o a mayores costes operativos internos (en el caso de las empresas de autoprogramación). Cuando la energía fotovoltaica representa un componente importante del mix de generación, debe tenerse en cuenta a la hora de prever las cargas. Las unidades de generación no pueden despacharse eficazmente sin una previsión precisa de la carga y de la energía fotovoltaica, tanto para las plantas solares a escala de los servicios públicos como para la generación fotovoltaica distribuida de los sistemas residenciales y comerciales.
- Regulación de la frecuencia. Los operadores de la red se encargan de regular la frecuencia adaptando la generación de electricidad a la carga en tiempo real. Los rápidos cambios en la carga debidos a las fluctuaciones de la energía fotovoltaica podrían complicar esta tarea al requerir más capacidad de seguimiento de la carga -capacidad de las plantas de generación que pueden aumentar o disminuir rápidamente la producción de electricidad- durante los períodos de gran variabilidad de la energía. Esto es especialmente preocupante en las zonas de equilibrio que abarcan regiones geográficas más pequeñas.
- Planificación de recursos. Los perfiles de carga diarios de los servicios públicos -la cantidad total de electricidad necesaria para satisfacer la demanda en cualquier momento del día- cambiarán con mayores niveles de penetración de la energía fotovoltaica. Como la energía fotovoltaica genera electricidad durante las horas de luz, las necesidades de generación durante el día se reducirán y los picos se desplazarán. Esto podría dar lugar a un aumento de las tasas de rampa durante ciertas horas del día, lo que requeriría el uso de tecnologías de generación más caras y de respuesta más rápida.
Las empresas de servicios públicos, las ISO y las agencias gubernamentales de energía han empezado a invertir en soluciones para prever con precisión la variabilidad de la energía fotovoltaica detrás del contador y abordar los retos descritos anteriormente. Esta capacidad es fundamental para la planificación y las operaciones, y permitirá integrar la energía fotovoltaica de forma fiable y rentable.
En el Foro de Alta Penetración FV celebrado la semana pasada en San Diego por la Iniciativa SunShot del Departamento de Energía y la Comisión de Servicios Públicos de California (CPUC), los investigadores presentaron una serie de enfoques para resolver estos problemas. Las empresas de servicios públicos están deseando ver demostraciones a escala que validen estas tecnologías como soluciones viables. Parece claro que la próxima fase de desarrollo de productos consistirá en proyectos de demostración que combinen universidades, empresas privadas de investigación y empresas de servicios públicos.
Clean Power Research también participó en el evento, presentando los recientes avances en previsión de la variabilidad de las flotas de sistemas fotovoltaicos. En las próximas semanas se podrá conocer más sobre este trabajo.