Es bien conocido que la demanda de electricidad a lo largo del día y a lo largo del año no es plana: hay variaciones horarias y estacionales que exigen de un ajuste continúo de la oferta y la demanda. Para esto están los mercados competitivos de electricidad y los servicios de ajuste de los que dispone el operador del sistema (Red Eléctrica en España) para resolver las restricciones técnicas y las variaciones que puedan surgir en la oferta y en la demanda desde la subasta hasta el momento del consumo.

Pero además, para cubrir posibles contingencias entre el consumo y la generación se han desarrollado mecanismos complementarios como son los mecanismos de capacidad y los sistemas de gestión de la demanda por interrumpibilidad.

En general el consumo de electricidad desde el año 2008 ha descendido de manera continuada, si bien en parte influenciado por la recesión económica pero también por la concienciación sobre la necesidad de frenar el cambio climático y aumentar el ahorro a lo que contribuyen sin duda las medidas de eficiencia energética. Analizando los datos en España, si bien en los dos últimos años el PIB nacional muestra una evidente recuperación, la generación de electricidad apenas presenta un leve incremento.

Figura 1 . Evolución anual del PIB y de la generación de energía eléctrica en España 

Sin embargo la incorporación de energías renovables de  manera extensiva a la generación de electricidad y el fomento de la eficiencia energética requieren de nuevos mecanismos de respuesta desde la demanda o Demand Response que incorporen a la totalidad de consumidores.

En este artículo quiero mostrar en primer lugar los mecanismos que existen en España para resolver los posibles desfases no previstos que pudieran darse entre la oferta y la demanda de electricidad. En segundo lugar nos asomaremos a los mercados eléctricos algunos de los principales países desarrollados y revisaremos qué otros mecanismos existen para la gestión de la demanda. Finalmente concluiremos con una reflexión acerca de las tendencias a futuro.

Qué son los pagos por capacidad y cómo funcionan en España.

El siguiente párrafo es una cita literal que aparece en la ITC 2794/2007 y la he incluido porque creo que refleja fielmente el objetivo de los pagos por capacidad. “El sistema de «pagos por capacidad» se desarrolla bajo la premisa de que la demanda de energía eléctrica es inelástica y de que el mallado de la red no es perfecto; en consecuencia, el precio de la energía puede ser una señal insuficiente para garantizar la cobertura del suministro de electricidad. En estas condiciones, la disponibilidad de potencia para el sistema eléctrico adquiere el carácter de «bien público» y precisa ser objeto de una retribución regulada responsable de asegurar el equilibrio entre la oferta y la demanda de energía a medio y largo plazo en todos los nodos de la red. “

Es decir se trata de un mecanismo cuyo objetivo es asegurar el equilibrio entre la oferta y la demanda de electricidad a medio y largo plazo. Como mecanismo de garantía se incluye en el precio de la energía, acompañando a los servicios de ajuste y es gestionado por el Operador del Sistema. Están obligados al pago por capacidad todos los comercializadores y consumidores.

Los mecanismos por capacidad incluyen dos tipos de servicios:

• El servicio de disponibilidad a corto y medio plazo.
• El incentivo a la inversión en capacidad a largo plazo.

El mecanismo por capacidad a medio plazo (menor de un año) se utiliza completar los servicios de ajuste del sistema destinados a asegurar la disponibilidad de potencia a corto plazo. Recojo otra vez una cita literal de la ITC 2794/2007 acerca de las instalaciones de generación que pueden acogerse a él. “Irá destinado a contratar capacidad de potencia en un horizonte temporal igual o inferior al año con aquellas tecnologías que, con mayor probabilidad, pudieran no resultar programadas en los períodos de demanda punta, bien porque su funcionamiento regular en el mercado de energía les impide recuperar los costes fijos (como podría ser el caso de las centrales térmicas de fuelóleo), o bien porque se trata de tecnologías en las que la materia prima puede almacenarse a bajo coste.”[…]  “Este servicio es de aplicación a las instalaciones térmicas de producción de energía eléctrica de régimen ordinario que pudieran no estar disponibles en los periodos de punta del sistema a falta de la retribución por este concepto, al ser tecnologías marginales del mercado diario, es decir, las centrales de fuel-óleo, las centrales de ciclo combinado y las de carbón.” Posteriormente se incluye en el ámbito de aplicación de los pagos por capacidad a las instalaciones hidráulicas regulables. La ITC 3127/2011 excluye específicamente a las instalaciones del régimen especial y a las centrales hidráulicas fluyentes.

Por otro lado, el mecanismo por capacidad a largo plazo está destinado a promover la construcción y puesta en servicio efectiva de nuevas instalaciones de generación a través de pagos que facilitarán a sus promotores la recuperación de los costes de inversión. Recogemos otra cita literal de la ITC 2794/2007, “Tendrán derecho al incentivo a la inversión las instalaciones de generación en régimen ordinario del sistema peninsular con potencia instalada superior o igual a 50 MW, cuya acta de puesta en marcha sea posterior al 1 de enero de 1998 y siempre que no hayan transcurrido 10 años desde la misma. [..] Asimismo el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio podrá autorizar el derecho a la percepción de un incentivo a la inversión en instalaciones de generación en régimen ordinario del sistema peninsular con potencia instalada superior o igual a 50 MW en funcionamiento, en las que se realicen ampliaciones u otras modificaciones relevantes que requieran una inversión significativa o a la inversión en nuevas instalaciones en tecnologías prioritarias para el cumplimiento de los objetivos de política energética y seguridad de suministro.”

La retribución del incentivo a modo de ejemplo para instalaciones con un índice de cobertura menor a 1,1 es de 28.000 €/MW. por año por un plazo de 10 años. Para la asignación del incentivo a la inversión en capacidad a largo plazo el Ministerio de Industria podrá implantar mecanismos de subastas.

El Operador del sistema dispone de otro mecanismo por capacidad como es el sistema de gestión de la demanda de interrumpibilidad, esto es un servicio que prestan voluntariamente las industrias electrointensivas mediante el cual acceden mediante un sistema de subastas competitivas a un incentivo económico a cambio de reducir su demanda de energía en una cantidad previamente contratada ante una orden de reducción de potencia por parte del operador del sistema. El incentivo para las industrias está entre 100.000 y 250.000 € por cada MW ofertado en función de la potencia total que sea capaz de ofertar. La aplicación de la interrumpibilidad puede realizarse por criterios técnicos – un desequilibrio de la demanda y la oferta – o bien por criterios económicos – si la aplicación de los servicios de ajuste resulta más costosa que la interrumpibilidad – . La realidad es que su aplicación en los últimos 10 años ha sido residual y demuestra que pagos por capacidad e interrumpibilidad son servicios redundantes e infrautilizados.

Como ya contábamos en el artículo El precio de la energía eléctrica en España el precio final de la electricidad en el mercado regulado o libre incluye además del precio del mercado al por mayor los siguientes conceptos: servicios de ajuste, pagos por capacidad y servicio de  interrumpibilidad. Los dos últimos conceptos han supuesto en el año 2015 el 9,2% del precio medio final de la electricidad de mercado libre y el 11,3% del precio final de la electricidad de mercado regulado. Recordamos que los incentivos por inversión en capacidad a largo plazo están incluidos en los peajes de acceso, por tanto la cantidad que se paga por los mecanismos por capacidad es aún superior. Es decir estamos pagando por unos servicios infrautilizados y que a la vista de la evolución de la demanda parece que seguirán por la misma senda.

Mecanismos de Respuesta de la Demanda o Demand Response.

Analizando los diferentes mercados de electricidad a lo largo del mundo, nos encontramos con un mecanismo utilizado en varios países y que contribuye a ajustar el equilibrio entre la oferta y la demanda y que se llama Respuesta de la Demanda o Demand Response (DR). La respuesta de la demanda se refiere a los cambios que llevan a cabo los consumidores finales en su habitual patrón de consumo de electricidad, ya sea en respuesta a variaciones en el precio de la electricidad a lo largo del tiempo, o bien a cambio de incentivos.

Puede aparecer por tanto de dos formas. Como gestión implícita de la demanda, o también basada en el precio, en la que los consumidores ajustan voluntariamente su patrón de consumo de la electricidad durante los periodos de mayor demanda y por tanto de mayor precio. El incentivo es un menor precio medio de la electricidad al prescindir de consumo en horas más caras, y adicionalmente podría contar con otros incentivos en los peajes de acceso. La facturación por horas es necesaria y posiblemente también tarifas con discriminación horaria para pequeños consumidores.

La gestión explicita de la demanda se realiza a cambio de incentivos y requiere el compromiso por parte de los consumidores de ajustar sus consumos ante un requerimiento del operador del sistema. En este caso puede incluir la participación en los mercados al por mayor, de ajuste y de capacidad. En esta modalidad juegan un papel fundamental los agregadores, luego veremos de qué se trata.

La ventaja fundamental de este mecanismo es el aumento de la flexibilidad del lado de la demanda de electricidad lo cual es una buena oportunidad para apoyar la integración de las energías renovables, además de contribuir a la optimización de la utilización de la infraestructura de generación y transporte, y por tanto reducir la necesidad de costosas inversiones y contribuir a la seguridad del sistema.

La integración de las energías renovables requerirá un sistema de electricidad cada vez más flexible, tanto del lado de la demanda, como del lado de la generación, sin olvidar que el almacenamiento de energía eléctrica jugará también un papel fundamental.

La Respuesta de la Demanda puede cumplir las siguientes funciones:

• Adecuación de la generación: reduciendo los picos de demanda y por lo tanto la capacidad de generación y almacenamiento que se requiera para satisfacer esta demanda. Esto puede dar lugar a un ahorro sustancial de costes de inversión.
• Flexibilidad: la respuesta a la demanda contribuye a la capacidad para equilibrar la generación y la carga. Puede actuar bien disminuyendo carga en momentos de máxima demanda, o bien aumentando carga en los momentos de máxima alimentación de las energías renovables. Esto ayudaría a su integración en el sistema mediante el aumento del valor de mercado de la electricidad renovable y la prevención de una reducción de la electricidad ofertada debido a los bajos precios de la energía, además de contribuir a la eficiencia energética.

La integración de los hogares y pequeños consumidores en la respuesta de la demanda en su forma explícita requiere el desarrollo de redes inteligentes (Smart grids) y de tecnologías para la modernización de las herramientas y técnicas de los operadores del sistema, además de los agregadores.

Los agregadores, también conocidos por empresas de servicio DSM, actúan agrupando cargas eléctricas de pequeños y medianos consumidores (clientes institucionales, pequeñas y medianas empresas, comercios e incluso consumidores domésticos) y ofreciéndolas como unidades individuales en los mercados de electricidad. Pueden ayudar a integrar a potenciales proveedores de DR con niveles de consumo individual reducido.

Mediante subastas competitivas se facilita la entrada de nuevos proveedores de DR además de proporcionar una manera transparente y rentable para seleccionar los proveedores más competitivos, al tiempo que garantiza que todos los proveedores están sujetos a las mismas obligaciones. La subasta de respuesta a la demanda permite a los grandes consumidores, así como los agregadores de clientes institucionales, comerciales e industriales más pequeños competir entre ellos para proporcionar capacidad de DR.

Algunos ejemplos de Demand Response.

Veamos ahora cómo funcionan los mecanismos de Demand Response en algunos de los principales países.

Estados Unidos – Cuenta con subastas de capacidad competitivas donde participan generadores y clientes DR y ofertan garantías de capacidad a cambio de un incentivo económico, en este caso la obligación de atender a la reducción de demanda es obligatoria. Por otro lado, mediante la participación en programas voluntarios, a los usuarios finales se les notifica con un día de antelación (day-ahead) y el día D (day-of), de los ajustes esperados de las horas pico. Los consumidores que optan por reducir su consumo pueden reducir los costos de capacidad de transmisión durante el año siguiente, además de disminuir el coste de la electricidad al reducir el consumo en las horas más caras.

Canadá – También cuenta con mecanismos de DR que desde el 2015 se asignan en subastas competitivas para cubrir los períodos más comprometidos de verano y de invierno. Los proveedores ganadores de DR  son integrados en el mercado de la electricidad, junto con los generadores y ayudan a proporcionar capacidad para asegurar que las necesidades energéticas se cumplen durante las horas pico. Otras fuentes de respuesta a la demanda son las Cargas Gestionables (Dispatchable Loads – algo similar a la interrumpibilidad), se trata de participantes activos en el mercado de la electricidad que pueden ajustar la cantidad de energía que consumen en respuesta a las instrucciones directas del operador del sistema. A través del mercado, las Cargas Gestionables predeterminan un precio al que ya no desean consumir una cierta cantidad de electricidad. Si el precio de la energía va más alto que el precio predeterminado, estos participantes deben reducir el consumo en una cantidad especificada. Estos consumidores también proporcionan reserva operativa al sistema, accediendo a reducir la demanda si hubiera una pérdida inesperada de generación.

Reino Unido – Fue el primer país en Europa en abrir alguno de sus mercados eléctricos a la participación de la demanda. A día de hoy la DR está integrada en los mercados de ajuste y en los de capacidad.

Francia – Tradicionalmente ha contado con un mecanismo de Respuesta de la Demanda en el que los grandes consumidores industriales participaban en los servicios de ajuste, posteriormente se incluyeron los consumidores más pequeños a través de los agregadores y recientemente se ha incluido la DR en el mercado al por mayor de electricidad. Queda pendiente la incorporación de la DR a los mercados de capacidad. En cualquier caso Francia se sitúa a la vanguardia en la UE en cuanto al desarrollo de la respuesta de la demanda.

Alemania – La regulación alemana ha abierto el mercado eléctrico a la participación de la DR en los mercados de ajuste para las grandes empresas industriales de alto consumo energético con procesos de producción flexibles. Cuenta además con un servicio de cargas interrumpibles como un programa de gestión de la demanda en respuesta a una solicitud del operador del sistema.  El marco regulatorio actual en Alemania ofrece ingresos limitados para la respuesta de la demanda, pero el Ministerio Federal Alemán de Economía y Energía ha anunciado una serie de medidas que faciliten el acceso de la demanda a los mercados mayoristas y a los servicios de ajuste en su libro blanco de mercado de la electricidad.

Conclusiones.

Los mecanismos de Respuesta de la Demanda o Demand Response (DR) o ajuste del patrón de consumo de electricidad por parte de los consumidores ante un desequilibrio del sistema eléctrico están jugando un papel fundamental y parece que su importancia va a ser creciente en los años venideros.

Participarán en los mercados al por mayor, de ajuste y de capacidad para resolver desequilibrios del sistema eléctrico, aportando numerosas ventajas frente a otros mecanismos de ajuste y capacidad:

• Reducen la inversión en plantas de generación.
• Flexibilizan el consumo y ajustan oferta y demanda a la vez que aumentan la eficiencia energética.
• Integran las energías renovables.

Un papel fundamental en el desarrollo de estos mecanismos lo van a tener las empresas de servicios DMS o agregadores, que ayudan a integrar a potenciales proveedores de DR a escala de pequeños y medianos consumidores. Además las Smart Grids y la adaptación de los operadores del sistema a la nueva realidad deben ocupar una posición fundamental.

La asignación de mecanismos de DR se podrá realizar mediante subastas competitivas aunque también pueden coexistir con programas voluntarios de respuesta a la demanda con incentivos tanto en lo que se refiere al precio de la energía consumida como reducciones en la tarifa de acceso.

La integración de consumidores domésticos en los mecanismos de DR puede resultar un proceso más laborioso, inicialmente a través de la participación en programas voluntarios y posteriormente participando en la gestión explícita a través de los agregadores. Esto requiere de desarrollos tecnológicos como contadores inteligentes, redes inteligentes, sistemas de almacenamiento de energía y los ya comentados agregadores.

Países como Canadá, Estados Unidos cuentan con mecanismos de respuesta a la demanda consolidados e integrados en los mercados. Europa trabaja en la implantación de mecanismos de Demand Response como puede verse en la Directiva de Eficiencia Energética de 2012 y otros trabajos de la Comisión Europea de la Energía. Si bien el grado de avance no es homogéneo, con países como Reino Unido y Francia con mecanismos DR ya implantados, otros como Alemania están en fase de lanzamiento, y otros como España no han empezado.

Como viene siendo habitual en los últimos años, la política energética española va a remolque de las directrices de la UE en materia de autoconsumo, renovables y ahora en la respuesta de la demanda. La industria viene reclamando desde hace tiempo unos precios de electricidad competitivos para poder competir en igualdad de condiciones en los mercados internacionales, y en particular la industria electrointensiva dispone de capacidad suficiente para participar con garantías a través de los mecanismos de respuesta a la demanda en los mercados de ajuste, capacidad e incluso en el mercado al por mayor. La Administración debería establecer de una vez una política energética coherente con los objetivos de la UE, orientada al consumidor y estable en el tiempo. Estaremos atentos a los próximos pasos.

Fuentes:

International Energy Agency http://www.iea.org

European Commision – Energy http://www.ec.europa.eu/energy

Office of Electricity Delivery & Energy Reliability (USA) http://www.energy.gov

 Independent Electricity System Operator Ontario http://www.ieso.ca

Autor: Alvaro Bengoa Legorburu