Tanto la energía eólica como la solar están creciendo rápidamente en los EE.UU. A medida que estas fuentes de energía se convierten en una parte más grande de la matriz eléctrica, su crecimiento plantea nuevas preguntas: ¿Cómo influyen la energía solar y eólica en los precios de la energía? Y dado que las centrales eléctricas duran décadas, ¿en qué deberían pensar los encargados de formular políticas e inversores para garantizar que las inversiones en infraestructura energética den sus frutos en el futuro?

Un equipo de investigación del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley decidió observar qué efecto tendrá una mayor participación de energía eólica y solar en estas cuestiones. En su último estudio, descubrieron que una gran proporción de estos recursos energéticos conduce a varios cambios profundos en los sistemas de energía eléctrica.

En particular, el estudio muestra cómo la energía solar y eólica tienden a bajar los precios de la energía, pero agregan mayor complejidad para operar la red, lo que tiene grandes implicancias para los reguladores. Para los consumidores, esta investigación es un recordatorio de que hacer que la red eléctrica sea más limpia con energía eólica y solar es un proceso en evolución que requiere cambios significativos en la forma en que se opera actualmente la red eléctrica, pero que ofrece grandes oportunidades si los usuarios, como país, pueden ser más flexibles cuando usan electricidad.

Decisiones a largo plazo

Análisis previos, mostraron que la energía solar y la eólica ya afectan a los mercados mayoristas de electricidad, lo que genera más fluctuaciones en los precios de la energía.

La producción de energía solar, por supuesto, sigue al sol, aumentando en la mañana, produciendo más al mediodía y cayendo por la tarde. La producción de energía eólica depende del clima, las estaciones y la geografía. La energía solar es bastante predecible, especialmente en climas secos, y la energía eólica puede predecirse con con cierta precisión con una antelación de días y horas, pero ambas estimaciones pueden variar ampliamente. Por esta razón, las energías solar y eólica también se denominan fuentes de energías renovables variables (VRE).

El último estudio analizó si ciertas decisiones de política que se basan en suposiciones que reflejan niveles bajos de VRE aún alcanzarán su objetivo previsto si la energía eólica y solar se utilizan a un alto nivel en el futuro.

Por ejemplo, se le pide a un administrador de programa en una empresa de servicios públicos que elija el conjunto de opciones más rentable para las medidas de eficiencia energética. Con un alto porcentaje de energía solar, es posible que la empresa quiera reducir la demanda en la tarde cuando la producción solar está disminuyendo, en lugar de hacerlo al mediodía cuando hay una gran cantidad de electricidad libre de emisiones. Por lo tanto, el enfoque de la eficiencia puede cambiar de los acondicionadores de aire, que por lo general necesitan más durante el calor del día, a la iluminación.

Otra pregunta es cómo implementar cargadores eléctricos para vehículos: con mucha generación solar, puede ser mejor colocar cargadores en tiendas o edificios de oficinas para cargar cuando la producción de energía solar es mayor al mediodía. Pero en una región con fuertes vientos por noche y muchas turbinas de viento, la energía puede ser más barata y más limpia cuando los vehículos eléctricos están estacionados en la residencia del propietario.

Ningún costo de combustible equivale a menores precios de energía al por mayor

El estudio analizó cómo cambian los precios en dos escenarios diferentes: niveles altos y bajos de VRE. Se utilizaron simulaciones detalladas de la red para cuatro mercados de electricidad en los EE.UU.: CAISO en California, ERCOT en Texas, SPP en el Medio Oeste y NYISO en Nueva York centrándose en el año 2030. El análisis contrasta los resultados modelados del mercado para las altas participaciones eólicas y solares del 40%-50% con una línea base renovable baja que refleja los niveles de 2016.

Para ponerlo en contexto, el mercado californiano tuvo un 14% de energía solar y un 7% de energía eólica en 2016 (las leyes estatales requerirán un aumento de alrededor del 40% de energía eólica y solar en 2030). Mientras que Texas es el líder nacional en cuanto a la capacidad instalada de turbinas eólicas que generan el 13% de toda la energía texana, las regiones del cinturón del medio oeste tienen la mayor parte de la electricidad eólica, casi un 20 % en 2016, pero no tienen energía solar. Nueva York, por su parte, tiene objetivos ambiciosos para 2030, pero hasta ahora solo posee un 3% de energía eólica y un 1% de energía solar.

Fuente: https://theconversation.com/as-more-solar-and-wind-come-onto-the-grid-prices-go-down-but-new-questions-come-up-96704

Los cambios más fundamentales de los altos niveles de energía eólica y solar se relacionan con el momento en que la electricidad es barata o cara y el grado de regularidad en esos patrones.

En los mercados mayoristas competitivos, las empresas compiten para suministrar energía a las entidades que operan las redes eléctricas regionales. Los precios se determinan por oferta y se establecen por hora en función de la oferta y la demanda. A todos los ofertantes ganadores se les paga el precio de compensación del mercado.

Como la energía solar y la eólica no tienen costos de combustible, pueden ofertar precios bajos para asegurarse de que su energía sea aceptada en el mercado. Cuanta más energía eólica y solar hay en un mercado, más a menudo cae el precio de compensación. En los mercados actuales, ya vemos que a veces los precios van a cero o incluso se tornan negativos.

Grandes cantidades de energía solar cambian significativamente los patrones de precios diarios. Con altas participaciones solares en Texas, por ejemplo, los precios mayoristas se desplomarían en el medio del día a un promedio de 10 U$S/MWh y luego aumentarían en la tarde a un promedio de 80 U$S/MWh. Como referencia, un megavatio-hora es un poco más que la cantidad de electricidad que el hogar estadounidense promedio consume en un solo mes.

Fuente: https://theconversation.com/as-more-solar-and-wind-come-onto-the-grid-prices-go-down-but-new-questions-come-up-96704

En un escenario con un alto porcentaje de energía eólica y solar inyectando a la red, la frecuencia de los períodos con precios bajos (menos de 5 U$S/MWh) aumenta a entre el 3% y el 19% de las horas dependiendo de la región y la combinación de fuentes renovables. Con alta penetración de energía solar, Texas, con conexiones eléctricas limitadas a las regiones vecinas (que permitan evacuar excedentes), experimentará la mayor frecuencia de períodos con precios cercanos a cero.

Fuente: https://theconversation.com/as-more-solar-and-wind-come-onto-the-grid-prices-go-down-but-new-questions-come-up-96704

Los precios promedio al por mayor por hora disminuyen con más penetración de VRE, entre  5 y 16 U$S/MWh dependiendo de la región y la combinación de energía eólica y solar. Las disminuciones en los precios medios al por mayor y las ocurrencias comunes de períodos con precios muy bajos afectarán la rentabilidad del VRE y de los generadores inflexibles, como las plantas nucleares y de carbón, que operan en estas horas.

Mayor necesidad de gestión de la demanda de energía

La volatilidad de los precios aumenta a medida que se incrementa el % de participación de VRE en la matriz, particularmente en los escenarios de vientos fuertes. Los precios de la mañana en la primavera en CAISO pueden variar entre 0 y 50 U$S/MWh con mucho viento, pero caen en un rango mucho más estrecho en el escenario de VRE bajo.

Fuente: https://theconversation.com/as-more-solar-and-wind-come-onto-the-grid-prices-go-down-but-new-questions-come-up-96704

Por último, se descubre que las horas pico se desplazan desde el mediodía hasta la noche, después de que la producción solar disminuye. Estos nuevos “picos netos” son más cortos en duración pero se distribuyen durante más días del año. Mientras que los picos normalmente se cubren incrementando el funcionamiento de las centrales eléctricas convencionales, la menor duración de los picos netos crea oportunidades para la eficiencia energética focalizada, reducciones de la demanda de electricidad, cambios en las tarifas minoristas para reflejar nuevos picos o incluso baterías.

Este estudio sólo destaca el posible impacto de estos patrones de precios alterados en las decisiones del sector eléctrico relacionadas con la demanda y la oferta. Pero proporciona una base para posteriores evaluaciones cuantitativas planificadas de estas decisiones en futuros con baja y alta participación de energías renovables variables (VRE).

Fuente: Economía de la Energía.