El consumo de energías renovables en España ha ido avanzando en el siglo actual de manera que la cuota en generación de energía eléctrica mediante fuentes renovables alcanzó un máximo del 42% en el año 2014. Sin embargo este avance ha sufrido altibajos sujeto a los cambios regulatorios que han ido introduciendo los diferentes gobiernos desde el año 2000.

Los objetivos de la UE para el 2020 pasan por la eficiencia energética con un objetivo de ahorro de energía del 20%, y por el fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables con el objetivo del 20% de cuota renovable en el consumo final bruto de energía. España en el año 2014 presentó una cuota renovable del 16,2%.

La cumbre COP21 celebrada en Paris en diciembre de 2015 y que reunió a los países integrantes de la ONU también concluye, aunque con unos objetivos más difusos, la necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, causantes del cambio climático.

Podemos entonces deducir que la penetración de las energías renovables en el mix energético seguirá en aumento en los próximos años pero nos interesa analizar los retos pueden presentarse, principalmente para el sistema eléctrico, tanto en lo referente a la garantía en el suministro como en la repercusión que pudiera tener en el precio de la electricidad.

Evolución de la generación de energía eléctrica y comparación con el PIB

En primer lugar veamos una reflexión acerca de la eficiencia energética y su evolución en el primer cuarto de siglo. A lo largo del siglo XXI el consumo de energía eléctrica en España y por tanto la generación ha ido incrementándose hasta el año 2008 con una tasa media superior al 5%. Los efectos de la crisis se dejan ver también en el empleo de energía eléctrica a partir del año 2008, con un descenso de la generación del 10% hasta el año 2014. Por su parte el PIB anual aumenta hasta el año 2008 a una tasa superior al 3%, decreciendo a continuación hasta el 2013 para volver a continuación a la senda del crecimiento. Existe correlación entre los datos de generación de energía eléctrica y PIB anual entre los años 2008 y 2013.

Este análisis muestra que la disminución en la generación (y consecuente en el consumo) de energía presenta una componente cíclica asociada a la crisis económica. Pero es probable que el modelo energético haya evolucionado hacia una mayor eficiencia energética, con lo que aparecería una componente estructural en la disminución del empleo de energía eléctrica. El World Energy Outlook Special Report 2015 elaborado por la International Energy Agency prevé en base a la estimaciones de los países miembros un incremento del consumo de energía eléctrica en la UE hasta el 2030 del 10%, esto supone una tasa media anual de crecimiento del 0,6%, cuando la tasa media  del periodo 2001-2008 se situaba por encima del 1%. Por tanto según estas previsiones se evidencia un componente estructural en la reducción del consumo de energía eléctrica como consecuencia de una mayor eficiencia energética.

Evolución por tecnología

Veamos a continuación la contribución de las diferentes tecnologías en el mix de energía eléctrica generada. Es significativo observar el punto de inflexión que se produce en el año 2005.

Evolucion de la estructura de la generación de energía electrica por tecnología en España
Figura 3. Evolución de la estructura de la generación de energía eléctrica por tecnología en España.

Hasta 2005 se observa un paulatino descenso de la participación nuclear y un aumento de la cuota térmica convencional, a la vez que un comportamiento errático en la cuota renovable.

A partir de 2005 se invierte la tendencia  de la cuota térmica a favor de la cuota renovable. La cuota procedente de cogeneración aumenta ligeramente y la nuclear se estanca.

A partir del 2013, año de la reforma eléctrica, se observa un frenazo tanto en la tendencia decreciente de la cuota térmica como en la tendencia creciente de la cuota renovable. La cuota aportada por la cogeneración también acusa el efecto de la reforma eléctrica.

En definitiva, observamos en la última década una mayor penetración de las renovables, especialmente solar y eólica, a la vez que una disminución de la cuota de la térmica convencional. Este avance de las renovables así como la cogeneración ha sufrido un importante frenazo a raíz de la reforma del sector eléctrico del año 2013. Dado que desde la UE se apuesta por el empleo de tecnología renovables la penetración debería continuar su tendencia creciente de fondo aunque está por ver el ritmo de crecimiento.

Los retos de la penetración de las renovables

La participación de la energía procedente de fuentes renovables es cada vez mayor en el mix eléctrico de los países tanto a nivel mundial como a nivel nacional, pero ¿qué efecto tiene esta penetración en la estabilidad de la red?. La fiabilidad del suministro de energía depende de la capacidad de ajustar la oferta y la demanda en tiempo real, una tarea que se hará más difícil a altos niveles de penetración de las energías renovables variables. Hay poca experiencia hasta el momento de la integración de estas tecnologías en los sistemas de energía a niveles de penetración alta.

Los principales retos son la adaptación del resto de generadores así como de la red de transporte a la variabilidad de la producción renovable y su flexibilidad para dar cobertura a la salida y entrada de generadores renovables a lo largo del día. La adaptación de los sistemas de respaldo a esta nueva situación; la eliminación de restricciones al transporte que pudieran impedir dar salida a la máxima capacidad de producción renovable; y el desarrollo de tecnologías de almacenamiento que sean capaces de ajustar la oferta a la demanda en tiempo, serán puntos claves para la integración de las renovables.

La necesidad de respaldo a las renovables

La producción de energía renovable no es constante a lo largo del año ni a lo largo del día. Para poder cubrir la energía demandada es preciso disponer de tecnologías de respaldo o backup, que como veremos pueden incluso ser en ocasiones otras fuentes renovables.

Estructura de la generación de energía eléctrica a lo largo del año 2015 en España
Figura 4. Estructura de la generación de energía eléctrica a lo largo del año 2015 en España

Como puede observarse en la Figura 4, en los meses climatológicamente más estables la generación de energía renovable disminuye sensiblemente. Y dado que la producción hidraúlica y eólica supone el 82% de la generación renovable, el poco peso actual de la energía solar no puede compensar este descenso. A lo largo del día la energía renovable tampoco es constante, esto es significativo en la energía eólica y especialmente en la solar.

Este efecto es muy acusado a lo largo del día en el caso de una fuerte penetración de la energía solar. Consideramos un ejemplo ilustrativo de la hopotética generación por hora en un día soleado en la India en junio de 2040, basado en el Escenario 450 definido en el World Energy Outlook Special Report 2015 de la IEA, donde la capacidad de energía solar fotovoltaica representa cerca del 40% de la demanda máxima. El ejemplo equilibra la oferta y la demanda a lo largo de toda la India. La rápida expansión de la producción de energía solar fotovoltaica a mediados de día tiene un gran efecto sobre el resto del sistema eléctrico. En total, la producción del resto de generadores debe ser reducido en aproximadamente un 40% en tres horas; y, poco después, al disminuir la producción de energía solar fotovoltaica incrementar fuertemente su producción.

India electricity load curve 2040
Figura 5. India electricity load curve 2040. Fuente: World Energy Outlook 2015. EIA

En la figura se comprimen las bandas de térmica convencional y hidraúlica para dejar espacio a la banda solar.

Veamos a continuación dos ejemplos reales obtenidos de la aplicación de “demanda y producción en tiempo real” de Red Electrica España. En el primer caso tenemos la estructura en generación para un martes del mes de agosto de 2015. En las horas centrales la producción solar ocupa su hueco apretando la banda de eólica y la de ciclo combinado. Puede observarse el poco peso de la energía hidráulica en generación en los meses más secos del año así como la banda constante de nuclear y cogeneración.

Detalle de la estructura de generación en España el 18-08-2015
Figura 6. Detalle de la estructura de generación en España el 18-08-2015

El siguiente ejemplo corresponde a un día ventoso del mes de marzo. Durante la mayor parte del día eólica, hidráulica y nuclear cubren la demanda, y cuando la solar ocupa su hueco comprime a las bandas de hidráulica y eólica. Tened en cuenta en los dos gráficos el peso constante que tiene la energía nuclear en la generación eléctrica en España.

Detalle de la estructura de generación en España el 2-03-2016
Figura 7. Detalle de la estructura de generación en España el 2-03-2016

Por tanto es preciso disponer de fuentes de generación alternativas que sirvan de respaldo a las renovables discontinuas para los momentos de escasez. La hidráulica, también renovable, se adapta bien en los meses más húmedos aunque carece de importancia en los meses más secos, la térmica convencional está disponible todo el año. La nuclear mantiene una participación constante del 20% y es poco flexible. La cogeneración (banda superior de color verde) mantienen una cuota constante a lo largo del año en torno al  10%. No debemos olvidar el desarrollo tecnológico de los sistemas de almacenamiento de energía pueden adaptar la curva de generación a la de consumo sobre todo en el caso de la energía solar.

En definitiva parece que todas las fuentes de energía: nuclear, térmica convencional, cogeneración y renovables están condenadas a convivir, si bien conforme vayan madurando las tecnologías renovables y de almacenamiento de energía su peso irá aumentando a la vez que reduciéndose el de la nuclear y térmica convencional.

¿Cuánto cuestan las renovables?

El incremento de la participación de las energías renovables en el mix de generación de energía eléctrica a día de hoy supone un encarecimiento de la factura eléctrica. Esto es lo que a simple vista puede observarse de los datos obtenidos de Eurostat, que reflejan para los países de la UE la tasa de crecimiento de la penetración  de las renovables en la energía eléctrica entre 2004 y 2014 y la tasa de crecimiento del precio de la electricidad para consumidores domésticos para el mismo periodo. Por encima de la línea horizontal negra tenemos los países con una tasa de crecimiento de las renovables superior al 50%, para los que la factura eléctrica doméstica se ha encarecido un 69% o un 5,4% anual.

Por debajo de la línea negra tenemos los países con tasa de crecimiento de las renovables inferior al 50%, en los que la factura eléctrica se ha encarecido un 38% o un 3,3% anual.

Cuota de energía eléctrica procedente de fuentes renovables en la UE
Figura 8. Cuota de energía eléctrica procedente de fuentes renovables en la UE

Por tanto parece evidente que en la actualidad el empleo creciente de energías renovables encarece la factura eléctrica, ahora bien, debemos tener en cuenta una serie de condicionantes que pueden matizar esta afirmación en el medio plazo:

1-El objetivo de la UE es alcanzar un grado de penetración de las renovables en el consumo final del 20% por lo que la legislación nacional debería alinearse con este objetivo.

2-El previsible incremento del precio de la tonelada de CO2 que repercute directamente al precio de la energía procedente de combustibles fósiles.

3-El abaratamiento de las tecnologías renovables al extenderse su utilización.

4-Políticas fiscales que penalicen la contaminación y fomenten las energías renovables y que tiendan a restablecer el equilibrio de precios entre las diferentes tecnologías.

5-El acuerdo alcanzado en la cumbre COP21 de Paris para limitar el crecimiento de la temperatura del planeta a 2ºC, lo que involucra a toda la comunidad mundial en la lucha contra el cambio climático y en el empleo de energías renovables.

Teniendo en cuenta lo anterior debemos ser optimistas en cuanto a la penetración de las energías renovables. España tiene un gran camino andado en la generación de energía eléctrica, pero tiene aun mucho camino que recorrer principalmente en el empleo de energías renovables en el transporte. Además las políticas energéticas deben alinearse con los objetivos de la UE y sobre todo deben generar un marco estable para los inversores. La legislación nacional debe promover el empleo de renovables y no entorpecerla como hace el Real Decreto de autoconsumo.

Bibliografía y Fuentes:

Instituto nacional de Estadística.

Eurostat, European Statistic.

Red Electrica España: Demanda y producción en tiempo real. Estadisticas del sistema eléctrico.

International Energy Agency: World Energy Outlook Special Report 2015.

Autor: Alvaro Bengoa Legorburu

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