América Latina y el Caribe tiene una de las redes eléctricas más limpias del mundo gracias a su abundante energía hidroeléctrica y a sus recientes adiciones de generación eólica y solar. Y aun así, como señalamos en nuestra reciente publicación insignia “De estructuras a servicios”, nos estamos quedando cortos en el objetivo de limitar el calentamiento global a 1,5° C e incluso a 2° C.
Debido a la reducción de sus costos, las energías eólica y solar pueden desempeñar un papel más importante en el logro de los objetivos climáticos y en la mejora de la calidad del aire en la región, como ya está sucediendo en México, Brasil y Uruguay. La ampliación de estas energías renovables requerirá de almacenamiento para manejar sus fluctuaciones diarias y estacionales en la producción (lo que se conoce como intermitencia). Tanto la energía hidroeléctrica como las baterías pueden mitigar los efectos de la intermitencia de las energías eólica y solar, ya sea mediante el almacenamiento de agua o mediante la recarga durante las horas en que la demanda y los precios de la electricidad son bajos, para suministrar energía en las horas de máxima demanda con precios altos (o arbitraje, para utilizar el término técnico).
En la publicación insignia Desarrollo en las Américas (DIA) 2020, que fue lanzada recientemente, se exponen cómo las diferentes formas de almacenamiento pueden contribuir y dar forma al futuro de la red eléctrica en la región. En términos generales, existen cuatro formas de almacenamiento: la energía hidroeléctrica, el almacenamiento centralizado con baterías a gran escala, el almacenamiento descentralizado de pequeña escala e incluso el almacenamiento con vehículos eléctricos. Es muy probable que estas cuatro formas desempeñen un rol en la transformación hacia una red eléctrica más verde, y sus aportes específicos dependerán de los recursos, la economía y las políticas de cada país.
Los países donde la energía hidroeléctrica suministra la mayor parte de la electricidad (como Uruguay, Costa Rica y Brasil) ya cuenta con un respaldo frente a la intermitencia de las energías eólica y solar; por lo cual, las otras tres formas desempeñarán un papel complementario. Por otro lado, países como México, Argentina y Chile con mucha menor dotación de hidroelectricidad, requerirán más almacenamiento en baterías para incorporar las energías eólica y solar a gran escala.
La energía hidroeléctrica y las baterías mitigan los efectos de la intermitencia de las energías eólica y solar
Por estas razones, en un documento informativo para el DIA 2020, analicé los efectos de la intermitencia de las energías eólica y solar en cuatro factores: la generación de energía hidroeléctrica, los precios de la electricidad, las oportunidades de arbitraje y la rentabilidad del almacenamiento centralizado de baterías a gran escala en México. Utilizando econometría basada en datos horarios sobre precios, demanda y generación de energías renovables para 2018 a 2019, el documento estima cómo y cuánto las energías eólicas y solar, que no tienen costo de combustible, redujeron los precios de la electricidad.
Los resultados revelan que mientras la energía eólica redujo los precios durante las 24 horas, la energía solar los disminuyó durante las horas de luz del día; y su efecto combinado aplanó la curva de precios en los últimos dos años (gráfico 1). Estas reducciones afectaron las ganancias de arbitraje, y los operadores hidroeléctricos respondieron reteniendo el agua durante las horas de mayor reducción para generar durante las horas con menores disminuciones de precios. Por lo tanto, la energía hidroeléctrica ya cambió sus patrones de generación y mitigó parcialmente la intermitencia de las energías eólica y solar. Sin embargo, la energía hidroeléctrica solo representa el 10% de la generación total, la capacidad de los embalses es limitada e incluso los proyectos previstos a futuro no podrían ofrecer una amortiguación total contra la intermitencia.
Gráfico 1. Más instalaciones de centrales solares y eólicas aumentarán la volatilidad de los precios horarios y las ganancias de arbitraje en México
Nota: con más centralessolares y eólicas, la curva de precios en 2025 y 2029 se asemejaría a la “curva del pato”, con precios incluso de cero y negativos como ocurre actualmente con importantes capacidades de generación de energías solar y eólica en California.
Para los niveles de intermitencia y volatilidad de precios de 2018 y las ganancias del arbitraje no pueden cubrir los costos de las baterías. Sin embargo, utilizando las estimaciones econométricas del efecto de las energías renovables en los precios, proyecté cómo la instalación de más centrales solares y eólicas en los próximos años aumentarán la volatilidad de precios y crearán más oportunidades de ganancias para el almacenamiento de baterías. Si México pudiese lograr su objetivo de triplicar su actual capacidad conjunta de energías eólica y solar para 2029, estas ganancias se duplicarían, con lo cual las baterías de 4 horas serían económicamente viables. La batería de 4 horas puede cargarse o descargarse completamente en 4 horas, independientemente de su capacidad total.
Por otra parte, el almacenamiento de baterías podría ser factible antes en caso de poder monetizar otros servicios como la regulación de frecuencia. El almacenamiento hidroeléctrico por bombeo no sería factible antes que las baterías debido a que arbitra la energía a un ritmo menor, no tiene costos que disminuyan rápidamente (tecnológicamente maduro) y está restringido sólo a sitios factibles.
El camino a seguir para el almacenamiento de energía
La caída de la demanda, causada por los cierres asociados con la Covid-19, en combinación con la reducción de los precios del gas natural y el diésel redujo aún más los precios de la electricidad y las oportunidades de arbitraje en México. La demanda y los precios de la electricidad también han cambiado en la mayoría de los países de la región. Pese a que el ritmo de la recuperación es incierto, la región aún puede aprovechar su almacenamiento de energía más costo efectivo con la hidroelectricidad. La inversión en modernización y digitalización de las actuales hidroeléctricas así como en la construcción de centrales nuevas también puede ayudar a mitigar la intermitencia de las energías renovables. Los recién adquiridos vehículos eléctricos (autobuses, taxis, automóviles personales) también pueden proporcionar alguna forma de almacenamiento mientras no estén en uso o sean recargados para transporte.
Siempre resulta difícil prever la evolución de una tecnología nueva. El costo de las baterías puede bajar más rápido de lo esperado. Sin embargo, como en el caso de los paneles solares, los sistemas centralizados a gran escala han sido tradicionalmente menos costosos que los sistemas descentralizados. Será difícil coordinar todas las fuentes de almacenamiento descentralizadas y de pequeña escala en hogares, industrias y vehículos eléctricos para proporcionar la misma capacidad que podría añadir una batería de gran escala. La regulación ideal no debería favorecer una solución única, sino fomentar estudios específicos y continuos para cada red, permitir la competencia y dejar que se desarrolle el mix de tecnologías más rentable. En la medida en que la región siga invirtiendo en alternativas limpias para impulsar su recuperación y su futuro, el almacenamiento será una pieza clave para la ampliación de esta nueva red verde.
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