¿Hemos llegado al nivel de saturación renovable?

 “Precios capturados”,  “canibalización, “vertidos económicos”, “saturación renovable”…son conceptos que llevamos tiempo oyendo en torno a las renovables pero que desde el apagón se han multiplicado, acaparando gran parte del discurso en el sector. Pero algunos son conceptos complejos para los no iniciados y en muchas discusiones de café hay aspectos que se mezclan y se confunden por no tener algunas ideas básicas claras. Así que nos ponemos el traje de servicio público y dedicamos el artículo de este mes a intentar clarificar estos y otros conceptos.

 

El gráfico que lo resume todo

 

 

 

En la reciente feria The Smarter E (Intersolar) en Munich, durante las conferencias, Hitachi hizo una presentación muy buena sobre los límites de la penetración renovable y las maneras de incrementar dicho límite. Me gustó mucho este gráfico porque de forma sencilla resume muchas cosas sobre la “saturación renovable”. Aunque el gráfico aplica al caso alemán, hay muchos conceptos que son comunes a cualquier mercado:

• La gráfica muestra en el eje horizontal la generación potencial (instalación) frente a la generación utilizada.

 

• En el caso de la solar, es evidente que hay un límite físico que son las horas de sol pero vemos que, en Alemania, añadir capacidad a partir del 25% de penetración empieza a ser muy poco eficiente.

 

• Por ser un recurso limitado en el tiempo (horas de sol), si no hay almacenamiento, la penetración tenderá a una asíntota por mucha capacidad que instalemos.

 

• La eólica tiene un patrón de producción mucho más repartido en el día por lo que no tiene un límite tan claro como la solar.

 

• No obstante, en el caso de Alemania, se ve que a partir del 50% del servicio de la demanda, la capacidad adicional empieza a conseguir incrementos marginales en penetración.

 

• Alemania es un país con buen recurso eólico por lo que, teóricamente, se podría alcanzar un 85% de penetración eólica instalando casi 5 veces la demanda máxima, cifras que son bastante impresionantes.

 

• También es llamativo como se mejora la curva de penetración buscando un mix óptimo entre solar y eólica, que en el caso de Alemania es 64%-36% a favor de la eólica. Es decir, en Alemania habría que instalar el doble de eólica que de solar (si no hubiera almacenamiento ni interconexión). La realidad es que, actualmente hay más de 90 GW de solar en Alemania frente a unos 70 GW de eólica.

 

De la generación al precio de mercado

 

Este escenario teórico nos sirve para entender las fases del comportamiento en el mercado de las renovables:

 

1. Hasta el 25% de penetración, toda la capacidad renovable que se añade atiende demanda, con lo que no se desperdicia nada.

 

2. Pero en el caso de la solar, si se sigue añadiendo capacidad, produce en las mismas horas que la capacidad ya existente, con lo que ya no atiende nueva demanda y sin embargo compite con el resto de instalación solar.

 

3. Esto provoca que el nivel de penetración crezca muy despacio ya que se necesita mucha instalación para atender nuevos segmentos de demanda (a primera hora del día y en el atardecer por ejemplo).

 

4. Pero a nivel de mercado, provoca la famosa canibalización de precios, ya que, con el actual sistema de precios, toda la demanda se puede cubrir con generación solar que entra en la subasta con valor cero o muy cercano a cero.

 

5. La eólica sin embargo, tarda más en alcanzar la saturación ya que su producción está repartida en el día.

 

¿Qué es eso del precio capturado?

 

Como el mercado eléctrico se liquida de forma horaria, cada MWh inyectado tendrá un precio diferente dependiendo de la hora. El precio capturado de una tecnología será el precio medio conseguido en un periodo y su representación como factor porcentual es la relación entre dicho precio medio y el precio medio de todo el mix en un periodo de tiempo

 

 

En la gráfica anterior se muestra los factores de precios capturados anuales por la solar y la eólica en España. Se puede apreciar como los precios medios de la solar cada vez son más bajos comparados con el precio medio. Esto es consecuencia directa de la canibalización de precios ya que muchos de los MWh solares se están vendiendo a precio cero.

 

La eólica sin embargo mantiene mejor los precios, aunque su media también está por debajo de los precios medios. Como ya se ha comentado, esto es gracias a que su perfil de producción está menos concentrado y por tanto su efecto de canibalización es menor.

 

Esto es un problema a nivel europeo como se ve en el siguiente gráfico de Pexapark donde se muestra la media de Alemania, España y Francia

 

 

Del precio capturado a los vertidos económicos

Como las subastas del mercado eléctrico horario de realizan a un día vista, las empresas generadoras ya tienen una foto clara de cuando los precios van a ser cero por lo que, en algunos casos, prefieren mantener su planta sin funcionar ya que el coste de operación es superior al ingreso que van a recibir. Este fenómeno es el vertido económico (o curtailment económico).

Este vertido “voluntario” hay que diferenciarlo del vertido técnico (curtailment técnico) donde es el operador de red el que, debido a la congestión de la red en algún nudo o a necesidades operativas, ordena a un generador (que ya tenía su producción casada) reducir producción o incluso dejar de producir, con la consiguiente pérdida económica.

En cuestión de vertidos, España no está tan mal como otros países y eso que su penetración renovable es mayor y gran parte del mérito de esto se debe a la magnífica labor de Red Electrica. Aunque como bien dice Chema Zabala de Alantra Energy en su post de Linkedin, lo importante de los vertidos no es el porcentaje de horas sino su valor económico. Muy recomendable para el que quiera más detalles de los vertidos en España, la presentación que adjunta Chema en su post.

 

 

Pero aquí llega una solución doble: Almacenamiento + Interconexión

Han quedado patentes las limitaciones de las renovables (en especial la solar) cuando los niveles de penetración en el mix son altos. Cuando se alcanza la saturación, hay 2 herramientas clave para incrementar el umbral de integración renovable:

 

• Almacenamiento energético: el concepto es muy sencillo: almacenar energía cuando sobra y moverla a horas en las que falta. Pueden ser tecnologías de gran capacidad y duración como el bombeo hidráulico pero la solución más flexible, sencilla y barata son actualmente las baterías de ión de Litio. Tenemos sistemas de baterías de hasta 8 horas de duración aunque lo más estándar ahora son de 2 y 4 horas. La tecnología mayoritaria de celdas es la LFP y la bajada de precios y mejora de prestaciones en los últimos 3 años ha sido espectacular.

 

 

Los sistemas de baterías (BESS) ya vienen en un formato integrado en contenedores de 20 pies donde los fabricantes llegan a integrar más de 6 MWh de almacenamiento con garantía de 5 años sin degradación.

 

Ya se está incentivando la instalación de baterías como demuestra la reciente publicación de las ayudas de 700m€ en España pero incluso sería razonable pensar en algún tipo de obligación futura de instalar junto a cualquier parque solar una batería, como si fuera una funcionalidad adicional obligatoria.

 

• Interconexión: si las baterías encajan como un guante con la solar, la interconexión lo hace con la eólica. El viento es un recurso mucho más localizado que el sol por lo que es muy probable que cuando sobra recurso en algún punto de Europa, falte en otro. Este concepto que es intuitivo, se muestra muy gráficamente en la diapositiva presentada por Hitachi en Intersolar. Se aprecia claramente en colores, los clusters donde el viento sopla de manera similar, de manera que se requiere interconexión entre dichos clusters para poder aprovechar todo el recurso. Como se ve, España y Portugal forman un cluster con patrones de viento parecidos por lo que sin interconexión con Francia es imposible aprovechar momentos de alto viento.

 

 

Dinamarca por ejemplo consigue un altísimo índice de penetración eólica de un 56% en 2024 gracias a tener una interconexión del 44%. España sin embargo, con un escaso 5% es el nivel de interconexión más baja de toda Europa, aspecto que limita el umbral máximo de penetración eólica sin canibalización o vertidos.

 

Y como bonus track la tan deseada demanda flexible

 

Si a la capacidad de mover generación ya sea mediante almacenamiento (de forma temporal) o mediante interconexión (de forma geográfica) pudiéramos sumar la capacidad de mover demanda, los umbrales de saturación renovable crecerían de forma sustancial. Consumos eléctricos que pueden ser movidos como carga de vehículos o aerotermia junto con sistemas inteligentes de red son el futuro. Además, estos consumos supondrán un aumento de la demanda, aspecto muy necesario actualmente si queremos evitar desequilibrios importantes.

 

¿Es posible la red 100% renovable?

 

Sin duda sí. Como se ha visto, hay herramientas para que las actuales limitaciones de saturación y canibalización sean resueltas pero tiene que ser un proceso gradual. Como hemos visto en España, la velocidad de integración de las renovables viene marcada por la red ya que su adaptación, ya sea en interconexiones o sistemas de estabilización, es más lenta que el ritmo de instalación de renovables.

 

No es momento de pedir una ralentización de las renovables sino de exigir una aceleración en el despliegue de herramientas que permitan mayor integración y estabilidad en la red.