El sector energético y el eléctrico en particular está sufriendo en los últimos años una notable transformación, impulsado por el auge de las energías renovables que se van abriendo paso cada vez con más fuerza dada la concienciación cada vez mayor de la comunidad internacional para luchar contra el cambio climático.

La generación de electricidad mediante fuentes de energía renovable, por su configuración técnica, abre una puerta a la generación distribuida y el autoconsumo a la vez que plantea ciertos problemas que se deben solucionar a medio plazo, por un lado debido a la proliferación de multitud de microgeneradores, y por otra debido a su carácter de producción discontinua. Los dispositivos de almacenamiento son uno de los desarrollos tecnológicos que se desarrollarán y perfeccionarán a medio plazo; y por otro lado la interconexión de varios microgeneradores cercanos, interactuando y comunicándose entre sí dan paso a dos nuevos conceptos que son la planta de generación virtual y el Smart Grid que posteriormente desarrollaré.

El monopolio natural y los precios públicos

El sector de la energía eléctrica ha sido históricamente y a nivel mundial o bien un monopolio o bien una empresa pública.

Las razones que han inducido a que esto sea así son las siguientes:

• se trata de un bien de primera necesidad,
• el alto coste de las infraestructuras de transporte, distribución y generación,
• los altos costes de inversión para costes marginales decrecientes a mayor producción.

Todo esto ha contribuido a la monopolización de este sector para generar economías de escala. El problema es que para satisfacer toda la demanda es necesario regular el monopolio, de otra manera su producción estaría por debajo de la demanda y el servicio por tanto sería ineficiente. Si por el contrario se nacionaliza y se gestiona desde una empresa pública, la producción se ajustaría a la demanda, pero al fijar el precio de venta en el coste marginal existirían pérdidas de explotación.

Por tanto se hay que ajustar la producción a la demanda a la vez que fijar unos precios que no generen pérdidas en el productor y sean eficientes, y que se conocen como precios públicos. La solución consiste en aplicar precios no lineales: hacer una tarifa en dos partes. Así se establece una cuota fija por acceder al servicio, y adicionalmente una cuota por consumo igual al coste marginal. Si la tarifa es eficiente la cuota fija debe equivaler al cociente entre costes fijos y número de consumidores o potencia consumida total.

Para evitar que esta tarifa sea regresiva se aplican reducciones en la cuota fija a sectores sociales desfavorecidos – el bono social – , y cuotas fijas diferenciales para distintos tipos de consumidores – los peajes de acceso por nivel de tensión -.

La teoría también dice que dos son las principales limitaciones de este tipo de sistemas de tarificación: la primera es que se debe disponer de información abundante y exacta sobre los costes de producción, tanto fijos como variables. La segunda es que las empresas reguladas carecen de incentivos para minimizar costes. Probablemente estas dos limitaciones han aquejado al sector eléctrico español y han llevado a un déficit de tarifa desorbitado.

¿Hacia dónde nos dirigimos?

Como decíamos anteriormente, la concienciación cada vez mayor de la comunidad internacional para luchar contra el cambio climático ha impulsado a la sociedad hacia la búsqueda de una creciente eficiencia energética y la sustitución de los combustibles tradicionales por otras fuentes de energía que no generen gases de efecto invernadero.

Ante esta situación en el sector energético se abren dos posibilidades en ningún caso excluyentes:

• Potenciar la energía nuclear frente a la energía procedente de fuentes de origen fósil,
• Potenciar las energías renovables.

Sin embargo debido los accidentes en centrales nucleares acaecidos en el último cuarto del siglo XX, especialmente Chernobil, y el accidente de Fokushima en 2011, unido a la dificultad para buscar una solución para los residuos nucleares procedentes del combustible agotado, han generado una presión social contraria a la energía nuclear.

Así todos los países están apuntando hacia políticas energéticas que fomenten el uso de renovables, si bien es en las necesarias energías de respaldo donde existen discrepancias.

Los países europeos con España a la cabeza llevan años apostando por la generación renovable en el sector eléctrico, y prueba de ello son los objetivos para el año 2020 Recordamos que los objetivos de la UE para 2020 por el fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables son alcanzar un grado de penetración del 20% para la cuota global de energía procedente de fuentes renovables y un 10% para la cuota renovable en el transporte.

Otros países, sobre todo los que poseen grandes yacimientos de combustibles fósiles en su territorio, aún mantiene porcentajes de generación a partir de fuentes térmicas superiores al 60%.

El fomento de las energías renovables, principalmente eólica y solar, abre el camino hacia sistemas de generación distribuida de energía eléctrica, llamada así a la que se produce por unidades de pequeña potencia y ubicadas cerca del lugar de consumo y que están conectadas a la red de distribución.

Esta energía así obtenida puede destinarse por un lado a autoconsumo, y cuando la demanda sea inferior a la producción para verterla a la red.  Así aparecen dos conceptos nuevos:

• Autoconsumo: es el consumo de energía eléctrica procedente de instalaciones de generación conectadas en el interior de la red del consumidor, o bien conectadas mediante una línea directa de energía eléctrica asociada a un consumidor.
• Balance neto: sería la diferencia entre lo demandado y lo vertido a la red, puesto que pudiera ocurrir que durante algún intervalo de tiempo la instalación no generase electricidad y la demanda se tendría que cubrir con suministro desde la red.

Las principales ventajas de la generación distribuida son una reducción de las pérdidas de energía en las redes de transporte y distribución, minimización del impacto de nuevas redes, y si además esta energía procede de fuentes renovables a las anteriores ventajas sumaremos el fomento del uso de energías renovables.

Ante esta tesitura se investigan nuevos sistemas descentralizados de generación y aparecen dos nuevos conceptos: Planta de Generación Virtual y Smart Grids o Redes Inteligentes.

Plantas de generación virtual y Smart Grids

De una forma generalista, la  red eléctrica es el conjunto de líneas, transformadores e infraestructuras que llevan la energía eléctrica desde los centros de producción hasta todos los consumidores. Las redes actuales están diseñadas y en funcionamiento desde la mitad del siglo pasado y fueron concebidas para cubrir una situación en la que los principales centros de producción estaban alejados de las poblaciones.

En todas las redes se pierde parte de la energía en el transporte y la distribución. Las pérdidas por transporte y distribución están reguladas por ley, según la IET 107/2014 que establece unos coeficientes de pérdidas para cada nivel de tensión. A modo de ejemplo he tomado los coeficientes para otros contratos de suministro o acceso, los coeficientes indican el porcentaje de la energía eléctrica que se pierde en el transporte y distribución.

Coeficientes de pérdidas para otros contratos de suministro o acceso (en % de la energía consumida en cada período)

Nivel de tensión                                      Porcentaje
BT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13,81
MT (1 > kV ≥ 36) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6,00
AT (36 > kV ≥ 72,5) . . . . . . . . . . . . . . . . .4,00
AT (72,5 > kV ≥ 145) . . . . . . . . . . . . . . . .3,00
MAT (145 > kV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,62

Como podemos observar la estimación de las pérdidas por transporte varía entre el 13,8% de la energía eléctrica distribuida en baja tensión hasta el 1,62% en redes de transporte de muy alta tensión.

La diferenciación entre redes de transporte y redes de distribución es básicamente que las primeras se encargan de transportar la energía eléctrica desde los centros de generación hasta los centros de consumo: núcleos urbanos o industriales, y las segundas se encargan de distribuir la energía eléctrica entre los consumidores. Por tanto las primeras transportan en alta tensión o muy alta tensión, y las segundas lo hacen en baja tensión y media tensión.

Los sistemas de generación distribuida entran dentro de las redes de distribución donde las pérdidas de transporte es mayor: entre el 13,8 y el 6% de la energía consumida.

El nuevo modelo energético lleva camino de transformar el sistema actual en un sistema distribuido, en el cuál cualquier agente que esté conectado a la red tiene la posibilidad de aportar energía, posibilitando la creación de microgeneradores, de forma que no existe una dependencia tan directa como con la generación energética actual. Gracias a este tipo de red es posible disminuir drásticamente las pérdidas por el transporte energético, facilitar la conexión a la red de todo tipo de energías renovables y soportar las capacidades de almacenamiento energético. Pero esta estructura requiere de sistemas de gestión e integración de los microgeneradores en el sistema eléctrico y es aquí donde aparece el concepto de planta de generación virtual como aquella que surge de la agrupación de una serie de pequeños generadores actuando como una unidad.

Una Smart Grid o Red Inteligente es una red de transporte y distribución de energía eléctrica que tiene la capacidad de gestionar y comunicar a grandes generadores, microgeneradores agrupados en plantas virtuales y consumidores, permitiéndoles a la vez interactuar. Una Smart Grid debe permitir la comunicación bidireccional entre el consumidor final y los generadores, de forma que la información proporcionada por los consumidores se utiliza por los generadores para permitir una operación más eficiente de la red eléctrica. Otro aspecto importante asociado a las redes inteligentes es que deben facilitar la incorporación de las energías renovables, con las particularidades asociadas a las propias limitaciones de las fuentes de energía alternativas, principalmente por ser una fuente de energía discontinúa, y la falta de infraestructura eléctrica en sus ubicaciones habituales.

Las redes inteligentes pueden integrar de manera inteligente el comportamiento y las acciones de todos los actores conectados a ellas – quienes generan electricidad, quienes la consumen y quienes realizan ambas acciones – para proporcionar un suministro de electricidad seguro, económico y sostenible.

El Operador del Sistema es Red Eléctrica, y entre sus funciones están la de conseguir el equilibrio entre la oferta y la demanda de electricidad, para lo que cuenta con una serie de servicios de ajuste para mantener el sistema eléctrico en equilibrio y funcione con la seguridad y calidad necesaria. Deberá tener en cuenta y adaptarse a la futura participación de los consumidores finales domésticos en todo el mercado, tanto desde el punto de vista de la microgeneración como desde el punto de vista del consumo que podrá adecuarse en función de los posibles precios ofertados realizando una auténtica gestión de la demanda.

Por tanto la actual y futura política energética deberá tener en cuenta los tres aspectos siguientes: la reducción de las emisiones de CO2, eficiencia y ahorro energético y la incorporación de las energías renovables de manera generalizada en el sistema eléctrico. Así de cara al futuro los gobiernos deberán facilitar la implantación de energías renovables y crear modelos energéticos innovadores, para lo cual será necesario apoyarse en las tecnologías de almacenamiento, las plantas de generación virtual y las redes eléctricas inteligentes.

Fuentes:

Hacienda Pública II. Teoría de los ingresos públicos. Francisco Jesús Paniagua Soto. reyes Navarro Pascual.

Smart Grid y la evolución de la red eléctrica. Minetur. Observatorio industrial del sector Electrónica, IT y telecomunicaciones.

Autor: Alvaro Bengoa Legorburu