Factor de capacidad en las renovables

El Factor de Capacidad es uno de los indicadores más utilizados en nuestro sector. Indica el nivel de utilización de una planta de generación y es una forma sencilla y rápida de hacerse una idea de la “eficiencia” de un proyecto eólico o solar. Por ello merece la pena profundizar más en este concepto y conocer más detalles. Hoy nos damos una vuelta por el mundo de los factores de capacidad renovable.

 

¿Qué es el Factor de Capacidad o FC?

 

Se define como el porcentaje de energía generada sobre la máxima teórica que una central podría generar en un periodo de tiempo. Su fórmula es muy sencilla:

 

 

Es una forma de expresar el porcentaje de tiempo que una central está funcionando a potencia máxima equivalente en un año y es un indicador que se utiliza en todas las tecnologías de generación eléctrica.

 

En la fuentes de generación convencional, este factor sólo depende del grado de utilización y de la disponibilidad ya que el combustible está siempre disponible. Por ejemplo, en la nuclear, que no se suele parar de forma voluntaria, su FC es siempre muy alto y la diferencia hasta el 100% suele indicar las paradas programadas y no programadas.

 

Pero en renovables el FC depende de más factores al ser el “combustible” intermitente. Veamos los principales factores que afectan al FC:

 

• Recurso: ya sea el viento o la irradiancia, es el principal factor que influirá en el FC. Emplazamientos con más recurso conseguirán FC más altos al producir más horas.

 

• Eficiencia: en la eólica, la relación entre el diámetro del rotor y la potencia nominal (densidad de potencia en W/m2) es clave para conseguir un FC más alto. Con rotores muy grandes para potencias medias, se consigue capturar mucho viento y trabajar cerca o en potencia nominal muchas horas, incrementando el FC.

 

• Disponibilidad: las horas en las que la central no está disponible por mantenimiento (planificado o no) reducirá el FC

 

• Perdidas eléctricas: si la electricidad generada se mide en el punto de conexión o evacuación de la central, la pérdidas eléctricas de los cables bajarán el FC.

 

• Curtailment: los vertidos reducen el FC al dejar de producir.

 

 

¿Es el FC un buen comparador de proyectos?

 

Realmente, el FC no es lo más adecuado para comparar plantas de generación ya que como hemos visto antes, hay muchos factores que influyen, con lo que sacar conclusiones es muy arriesgado. Pero como es tan sencillo de calcular y de entender, se ha convertido en uno de los principales indicadores para medir el rendimiento de una planta. Adicionalmente a los factores que influyen, su cálculo no está estandarizado y es difícil saber si estamos comparando peras con peras:

 

• Punto de medición de la energía generada: como se ha comentado antes, no es lo mismo medir la generación en salida de la turbina eólica o del inversor solar que en el punto de interconexión (POI).

 

• MWdc vs MWac: en solar PV tampoco queda claro si se utiliza como potencia nominal de la planta los MWdc (paneles) o los MWac (inversor). Dado que el ratio DC/AC puede ser muy relevante (entre 1,2 y 1,5), el FC puede variar mucho. Lo ideal sería utilizar los MWac para que el máximo teórico fuera alcanzable.

 

• Sobrepotenciación: en eólica puede suceder algo parecido a lo anterior cuando se instalan más MWs que la capacidad de evacuación. De este modo se incrementa el FC siempre que se tome como capacidad nominal la de evacuación. Si en el cálculo de FC se toma la generación en punto de conexión pero se divide entre la capacidad instalada, estaremos reduciendo el FC.

 

Estos ejemplos muestran que no es tan fácil comparar FC sin conocer en detalle cómo se ha calculado.

 

¡Olvidemos todo lo anterior y comparemos!

 

Obviando todo lo explicado anteriormente, vamos a utilizar el FC para lo más divertido: comparar

 

1. FC por fuentes de generación

 

 

 

Esta comparación es un clásico aunque mezclar fuentes convencionales y renovables intermitentes no tiene mucho sentido. Y tendrá menos sentido para comparar “eficiencias” ya que los operadores cada vez más utilizan estrategias para optimizar sus ingresos que conllevan paradas de centrales (incluso las nucleares), con lo que el FC va a quedar muy desvirtuado.

 

Evidentemente, el FC de las renovables está limitado por el recurso. La solar nunca sobrepasará el 50% anual debido a las horas de sol mientras que las convencionales, al no tener este limitante, en teoría podrían acercarse al 100% (como es el caso de la nuclear).

 

2. FC eólico por regiones

 

Si nos centramos en la eólica, podemos ver tendencias de FC por regiones:

 

 

Comparando los FC eólicos históricos de China y USA, vemos gran diferencia en favor de USA. La principal explicación es por el recurso ya que en China hay muchas zonas de bajo viento. Pero la gran caída en China entre el 2004 y 2008 es muy llamativa y coincide con la gran expansión de los fabricantes locales.

 

 

En cuanto a Europa, vemos que los CF onshore son similares a los de China ya que también en Europa hay muchas zonas de bajo viento y hay zonas de muy buen recurso con turbinas antiguas con rotor pequeño. Conforme se realice repowering de los emplazamientos más antiguos, el FC irá mejorando. Como ejemplo, en la repotenciación de Tahivilla que está ejecutando Acciona, se calcula que el FC mejorará más de 15 puntos.

 

 

Comparando por países con datos de la IEA, es curioso que el FC medio offshore en Europa es similar al onshore en USA. También se aprecia como UK tiene los FC más altos en Europa gracias a su gran recurso mientras que en Alemania, los parques onshore casi no alcanzan el 20%.

 

 

En cuanto a España, su FC onshore eólico está en la media europea, rozando el 25% pero sin alcanzarlo.

 

 

3. FC por operadores

 

Las presentaciones de resultados de los grandes operadores son una valiosa fuente de información sobre FCs ya que es un ratio muy valorado por analistas por su sencillez y fácil comprensión.

 

• ACCIONA

 

ACCIONA tiene presencia en 25 países con 13,5 GW en operación, la mayoría eólicos. Además, tiene fama de tener una de las flotas mejor mantenidas y más optimizadas, con los que su FC está muy correlacionado al recurso.

 

 

Llama mucho la atención el FC de Costa Rica, que supera el 50%. Se trata del parque de Chiripa, que con 33 turbinas AW77/1500 instaladas en 2014, supera las 5.000 Horas equivalentes, bastante más que cualquier parque offshore. Sin duda será uno de los parques onshore con mayor FC del mundo.

 

En el otro extremo tenemos Italia, con FC que no llegan ni al 20%. Son parques antiguos en zonas de bajo viento.

 

También llama la atención el bajo FC de USA, muy por debajo de las medias del país. Acciona tiene un total de 1,1 GW instalados allí, así que es muy llamativo el bajo FC de toda la flota.

 

 

En cuanto al Solar PV, Chile y Sudáfrica alcanzan FC superiores a algunas medias eólicas, mostrando claramente el gran recurso solar que existe en esos países.

 

• RWE

 

Vamos ahora con otro gigante de la eólica como es el alemán RWE. Además, este operador cuenta tanto con flota onshore como offshore.

 

 

En onshore se confirma USA como zona de altos FC junto con Holanda. En el otro extremos se encuentra Alemania, con unos niveles bajísimos. Hay que recordar que en Alemania se ha instalado mucha capacidad en zonas de bajo viento.

 

En cuanto al offshore, llama mucho la atención el dato de FC en Alemania en 2023. RWE lo achaca a los vertidos pero me parece mucha caída para estar provocada sólo por el curtailment ya que RWE tiene su capacidad offshore distribuida en 5 parques diferentes en este país.

 

Lo cierto es que exceptuando Suecia donde sólo tiene un parque de 48 MW, los FC offshore están en línea con los datos de WindEurope, con valores en torno al 35%.

 

 

• BROOKFIELD

 

Otro gigante de la explotación de activos renovables es Brookfield que tiene 11 GW eólicos y 7 GW solares en operación por todo el mundo. Desafortunadamente no reporta datos por países sino por regiones:

 

 

El FC de eólica onshore en Brasil es espectacular, rozando el 50% en 2023. Son 809 MW en operación en las zonas de Guanambí y Natal.

 

También sorprende el FC de Europa en 2023, con un 38,4%. Son 1,4 GW eólicos y la explicación del dato tan alto puede venir porque la compañía canadiense concentra gran parte de su flota en UK e Irlanda, zonas de alto viento. Aún así, la subida del 2023 vs 2022 es muy llamativa.

 

En cuanto al FC solar, también es muy alto y sólo se puede explicar porque la compañía seleccione muy bien los países donde desarrolla solar, evitando mercados de baja irradiancia como Norte de Europa.

 

En general, está claro que Brookfield trata de maximizar el FC de su flota ya que en todas la áreas está en la zona alta del rango de valores.

 

 

• ORSTED

 

Acabamos el repaso a algunos de los operadores más importantes del mundo con el gigante danés del offshore: Orsted. Con 9 GW en operación y otros 7 GW en construcción, es el operador con mayor experiencia en eólica marina del mundo.

 

 

Lo primero que llama la atención es que los niveles de FC de onshore y offshore son muy similares. Incluso hay años en los que onshore está por encima del offshore. Esto es muy sorprendente porque los proyectos offshore son más costosos y tienen más riesgo pero también reportan más ingresos vía mayor producción pero si el nivel de producción es similar al del onshore, entonces el caso de negocio no tiene mucho sentido.

 

Como en el caso de Brookfield, Orsted concentra sus parques onshore en zonas de muy altos vientos: Irlanda, UK, norte de Alemania y USA, lo que explicaría los altísimos valores de FC. Los valores de offshore no están mal teniendo en cuenta que los proyectos son la mayor parte en Europa y están por encima de la media.

 

En cuanto a solar, valores muy similares a los de Brookfield, concentrando los proyectos en zonas de alta irradiancia.

 

 

• TETRASPAR y HYWIND

 

El prototipo de eólica flotante Tetraspar desarrollado por Stiesdal anunció un FC desde su instalación del 54% y sólo en 2024 del 63%. Se trata de una turbina Siemens Gamesa de 3,6 MW instalada en 2021.

 

 

Por su parte, HyWind Scotland de Equinor (30 MW), reportó recientemente también un 54% desde su puesta en operación, alcanzando su máximo en 2020 con un 57%.

 

 

Estos datos de prototipos flotantes demuestran los altísimos FC que se pueden alcanzar en la eólica marina flotante.

 

 

• BONUS TRACK: Factores de capacidad offshore por proyecto

 

Y como bonus track, una página que es una maravilla ya que muestra todos los FC de los parques offshore de UK, Dinamarca, Alemania y Bélgica. Se trata de EnergyNumbers y el post está escrito por un tal Andrew. La pena es que los datos son de Mayo de 2022 y no he encontrado versión actualizada. Andrew, si estás leyendo este artículo, enhorabuena por tu página y por favor, actualiza los datos para tus seguidores!

 

 

Y paramos ya con los factores de capacidad porque es un mundo interminable y que engancha. Aunque somos conscientes que no es el mejor ratio para comparar proyectos, nos encanta hacerlo y tratar de sacar conclusiones (la mayoría incompletas) pero como indicadores de tendencias es un indicador que está muy bien.