CORONAVIRUS, RECONSTRUCCIÓN, DESCARBONIZACION, SISTEMAS ELÉCTRICOS, FLEXIBILIDAD y ALMACENAMIENTO


El sorprendente “efecto mariposa” del COVID que llevó a la necesidad de que almacenar energía sea un concepto fundamental y de supervivencia en los próximos años.

PUBLICADO EN REVISTA ENERGÍA PERU, ESPECIAL NOVIEMBRE 2020

Hace 1,5 Millones de años el “homo sapiens” pasó de consumir individualmente 2,5 KWh/día de energía a 5 KWh/día, al comenzar a calentar su alimento con fuego. Hoy, su descendiente contemporáneo, consume alrededor de 100 KWh/día para diversos usos, como transportarse, calentarse, iluminarse, comunicarse, cocinar, etc.

La energía no se crea, sólo se transforma, el incremento de 14 millones de veces en el consumo energético humano lo extraemos de muchas partes de nuestro planeta y lo que nos regala el universo a través del sol.

Nuestra eficiencia es mala, un 80% es desperdiciado y devuelto a la tierra en la forma de calor o basura. Una parte no menor es devuelta como CO2 a la atmósfera, cuyo efecto más conocido es el cambio climático que nos asecha como el aliento del lobo en nuestro cuello.... SIGUE MAS ABAJO

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Noviembre 2020 , especial almacenamiento


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Colocando en contexto: Hace 1,5 Millones de años el “homo sapiens” pasó de consumir individualmente 2,5 KWh/día de energía a 5 KWh/día, al comenzar a calentar su alimento con fuego. Hoy, su descendiente contemporáneo, consume alrededor de 100 KWh/día para diversos usos, como transportarse, calentarse, iluminarse, comunicarse, cocinar, etc.

Como bien sabemos, la energía no se crea, sólo se transforma, por tanto este aumento de 20 veces del consumo individual humano multiplicado por el aumento de la población en 700.000 veces desde entonces nos lleva al increible número de incremento de 14 millones de veces en el consumo energético humano , energía que extraemos de muchas partes de nuestro planeta y lo que nos regala el universo a través del sol. Como ha sido aleatorio y desorganizado, nuestra eficiencia es menor al 20%, o sea un 80% es desperdiciado y devuelto a la tierra en la forma de calor o basura. Una parte no menor es devuelta como CO2 a la atmósfera, cuyo efecto más conocido es el cambio climático que nos asecha como el aliento del lobo en nuestro cuello.


Sin entrar en tantas cifras, que tanto nos gustan a los ingenieros, he decidido desarrollar esta columna en términos conceptuales, en parte a que como escribo desde Chile; las realidades de cada país son distintas y los números también.

La pandemia provocó dos efectos colaterales , uno dramático, la pobreza , la muerte, el miedo y el descontento social con todo lo que ello implica y que ha mostrado lo peor de nosotros y nuestros sistemas políticos y sociales.

El otro, virtuoso, la posibilidad de rediseñar el futuro, anclado hasta ahora en los paradigmas y en la apatía al cambio , principalmente porque era riesgoso y oneroso hacerlo muy rápido (siempre se prefirió la evolución que la revolución).

Curiosamente, esta desgraciada Pandemia global, obligó a los países a meterse la mano al bolsillo, como nunca había ocurrido en la historia. Los enormes fondos de reconstrucción de todos los países del mundo (algo que jamás los ministros de economía y finanzas hubieran permitido en ningún presupuesto) llegan hoy a unos 10 Trillones de dolares disponibles (el PGB anual sumado de Alemania, Francia e Inglaterra).

La mayor parte es para recomponer la economía, el desempleo, las empresas, pero también un porcentaje importante será ocupado en crear un nuevo futuro por razones esencialmente geopolíticas, que entregó una inesperada oportunidad de reposicionarse a los países industrializados en el tablero de ajedrez mundial.

Este escenario es ya un consenso y tiene la obra tiene un título (apoyado e impulsado por la IEA y el FMI) . Se denomina “Sustainable Recovery Plan” que implicaría que parte relevante de estos fondos serían usados para impulsar la concreción y aceleración del (des)acuerdo de París sobre cambio climático. De repente un mundo verde se nos pone por delante y con metas muy , pero muy audaces.

El comienzo de toda esta revolución ad-portas es el anuncio en cascada este mismo año, del adelantamiento de la meta de “carbono neutralidad” de muchos países, incluido mi país, Chile, que colocó como meta el 2050 con las consiguientes medidas de mitigación que son las que verdaderamente implicarán los cambios por venir.

Tan solo en el sector eléctrico , para Chile , aunque está ocurriendo con muchos países en estos mismos momentos, esto representa como tareas a cumplir:


· Se proyecta el retiro total de centrales a carbón hacia el año 2040.

· Aumento significativo de generación renovable. Generación solar fotovoltaica, concentración solar (CSP) y eólica se convertirían en las principales fuentes de generación eléctrica.

· Aumento de la generación distribuida.

· Aumento de la demanda eléctrica debido a la electrificación de consumos (electrificación de calefacción, electromovilidad, etc.).

· Aumento de la participación de la generación eléctrica para la producción de hidrógeno verde.

Esta simple lista significa el aumento imperativo de los requerimientos de flexibilidad para el sistema eléctrico, debido a la alta participación de energías renovables variables.

La denominada ” flexibilidad del sistema eléctrico” parece ser sólo una palabra simple, pero hay que considerar un actual sistema basado en diversas fuentes primarias heterogéneas y donde la mayoría de las que justamente permiten la estabilidad son fuentes emisoras de CO2, que son específicamente aquellas que los países declaran que serán condenadas a desaparecer. Esta consigna de ser “flexibles” entonces, representa una complejidad extremadamente alta considerando además que esa flexibilidad debe alcanzarse al mínimo costo (o sea no se puede sobredimensionar indiscriminadamente el sistema para sincronizar la oferta con la demanda).

Para mayor dificultad en cumplir esta promesa, el sistema eléctrico es un sistema “tonto” esencialmente, construido sobre redes físicas monstruosas con tecnologías de mediados del siglo XX.

Adicionalmente es un modelo empresarial público-privado con los últimos vestigios de empresas basadas en sistemas regulados por los estados, con sistemas de competencia y tarifas basadas en modelos matemáticos y económicos virtuales. O sea, el incentivo de inversión se refleja en tarifas por ley, lo que es un freno a la innovación.

¿Como entonces es posible resolver este “trade-off” para cumplir los objetivos climáticos sin subsidiarlo con el dinero de los contribuyentes?

El problema por resolver es que el futuro sistema eléctrico , resultaría ser esencialmente entonces; aquel donde el escenario de operación sería una generación eléctrica crecientemente asociada a fuentes variables y una demanda que también es cada vez más inestable , impredecible y sobre todo crecientemente intensa en el uso de electricidad (transporte, calefacción, industria, etc).

último, el fenómeno mundial de autogeneración solar permite que cientos de millones de consumidores se autoabastezcan e incluso generen electricidad a la red discrecionalmente, incrementando la variabilidad del consumo.

El único camino posible de fondo para resolver el problema es almacenar energía en los distintos puntos clave del sistema. Ya no solo en la generación, sino que en el transporte de energía (transmisión) , en la distribución y en la demanda.

Tan solo construyendo un subsistema distribuido de almacenamiento inteligente que permita arbitrar dinámica y automáticamente entre la oferta y la demanda podrá resolver el problema, como lo hacen miles de millones de consumidores que día a día cargan sus celulares para ser ocupados en los horarios y lugares donde lo decidan.

A nivel de un sistema eléctrico nacional esto es monstruosamente complejo e implica una profunda transformación logística que significa un importante “upgrade” en la inteligencia y digitalización de las redes eléctricas, las que deberán ser controladas por subsistemas inteligentes y distribuidos.

Será fundamental por cierto el uso de tecnologías de bigdata e IA para resolver dinámicamente el escenario óptimo y eficiente desde el punto de vista del uso de la energía eléctrica y además múltiples sensores de demanda instantánea que alimenten esta red inteligente.

Los sistemas de almacenamiento serán entonces parte relevante del corazón del sistema siendo el organizador de la optimización como fuentes de control de la eficiencia, la regulación de frecuencia y el respaldo energético.

Ello es parte de la transformación asociada y que traerá impensadas consecuencias en la posibilidad de competencia de la distribución eléctrica vs el sistema actual regulado y de semimonopolio (como ocurrió con las telecomunicaciones en los últimos 30 años) y la necesidad de un enorme proceso de transformación digital en el sector, con grandes oportunidades para los visionarios e innovadores de mañana.

Solamente en el segmento de almacenamiento por baterías (BESS) , según nuestro análisis de prospección de mercado, implicará que la demanda de baterías de litio estacionarias aumentará por este efecto desde un 3% al 15% de demanda el año 2026, pasando a ocupar el segundo lugar después de la electromovilidad que será del 71%.


Conclusiones:

La paradoja es que ya no es opción dilatar las cosas. Si no hubiera caído esta pandemia sobre la humanidad, quizás esto se hubiera retrasado en una década al menos. Todas las empresas hablan de cambios que llegaron para quedarse. Una nueva era industrial se avecina y también, probablemente, una nueva era política y social.

En nuestro caso de análisis, el efecto mariposa del COVID nos llevó a ser totalmente dependientes del almacenamiento de energía en gran escala en nuestras redes eléctricas y un upgrade de la inteligencia de las mismas ¿quién lo iba a imaginar?


Jaime Alée, ESK consulting

Nov 2020

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