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ENERGÍA. Cómo mantener la rentabilidad de la energía eólica y solar a medida que la electricidad se abarata

 


En las regiones donde la energía eólica y solar representan una gran parte de la generación de energía, los días soleados y ventosos provocan un exceso de suministro de electricidad, lo que reduce los precios de la energía por hora, especialmente para esa misma generación eólica y solar.

Si bien los precios más bajos son buenos para los consumidores, esta disminución del valor de mercado no es tan buena para los productores. Potencialmente, podría limitar el despliegue eólico y solar y, por lo tanto, poner en peligro los objetivos de descarbonización.

Un  nuevo estudio  de Berkeley Lab, que aparece en la revista  Joule , analiza cómo el valor de mercado, definido como el valor de la energía y la capacidad en los mercados eléctricos regionales, cambia con el tiempo en 2.100 plantas de energía a escala de servicios públicos en los principales mercados de energía , con datos a través de 2019. Tenga en cuenta que la calidad del aire, la salud pública y los beneficios ambientales de la generación eólica y solar no se incorporan en estos cálculos de valor (consulte nuestra  investigación anterior  sobre estos temas).

A medida que aumenta la penetración del viento y la energía solar, la electricidad que genera se vuelve más barata. Si deja de ser rentable, dejaremos de construirlo , poniendo en peligro nuestros objetivos libres de emisiones

El estudio analizó tres factores impulsores del valor de mercado:

  • Perfiles de producción: cómo la producción de los generadores coincide con los precios del mercado local.
  • Congestión: si los precios locales se ven afectados por la congestión de la transmisión.
  • Reducción: si los generadores eólicos y solares se desconectaron debido a la sobregeneración .

Algunos hallazgos clave:

  • En 2019, los perfiles de producción y la congestión tuvieron los mayores impactos en el valor de mercado, variando según la región, mientras que la reducción tuvo poco impacto.
  • A pesar de una disminución con el tiempo, el valor de mercado promedio de la energía eólica y solar en 2019 fue aún más alto que sus costes promedio de generación.
  • Las tendencias futuras del mercado, la tecnología, los costos y la implementación pueden afectar la dinámica de valor / costo de manera tanto positiva como negativaHay varias formas de mitigar la caída del valor de mercado.

Los valores del mercado eólico y solar disminuyen a medida que aumenta la penetración

Comparamos el valor de mercado de la energía eólica y solar en varias regiones y años con el valor de mercado de un "bloque plano" de generación, que se muestra en la Figura 1. La generación de bloque plano representa una planta de energía teórica "siempre encendida" , y el valor de mercado de La generación de bloques planos se calculó en todas las ubicaciones de cada región. 

Descubrimos que la energía solar tendía a tener valores de mercado relativamente altos a niveles de penetración por debajo del 3%, pero el valor de mercado de la energía solar disminuyó a medida que aumentaba la penetraciónEl valor de mercado de la energía eólica fue menor que un bloque plano incluso con baja penetración, pero disminuyó solo modestamente con la penetración.

Figura 1. El valor anual de la energía eólica y solar ha disminuido con el aumento de los niveles de penetración. El “factor de valor” es la relación entre el valor eólico o solar y una métrica regional promedio de valor basada en un generador plano o 'siempre encendido', que tiene un factor de valor de 1.0.


... pero los costes de energía eólica y solar han disminuido aún más

Si bien el valor del mercado de la energía eólica y solar ha disminuido, los costes de la energía eólica y solar   han disminuido aún más (Figura 3). Esta dinámica se refleja en el  número récord  de propuestas de proyectos eólicos y solares, como lo demuestran los volúmenes en las colas de interconexión.

Ante la bajada de costes, los autores del estudio proponen aumentar más transmisión intrarregional para aliviar la congestión, cambiando los perfiles de producción eólica y solar a través del almacenamiento de energía .

Pero, ¿ pueden los costes de la energía eólica y solar mantener ese ritmo de disminución? ¿O las futuras disminuciones del valor de mercado superarán las futuras disminuciones de costes? ¿Qué se puede hacer para mitigar la disminución del valor?

Figura 2. Multas y primas de valor energético en 2019 por región. El cambio porcentual que se muestra es relativo al valor promedio de un perfil plano en todos los generadores en cada región. Los gráficos circulares muestran la penetración del viento y la energía solar en cada región.

Figura 3. Los costos de energía eólica y solar han disminuido más que el valor, en promedio. Las líneas continuas muestran el costo o valor promedio ponderado por generación en todas las plantas a escala de servicios públicos. Los rangos sombreados muestran los valores de los percentiles 20 y 80. El costo nivelado de energía (LCOE) incluye el efecto de los créditos fiscales.


Cómo minimizar la caída del valor de mercado

Las estrategias para minimizar una caída en el valor de mercado deben coincidir con su causa en cada región. Por ejemplo, la construcción de más transmisión intrarregional aliviará las multas por congestión, pero puede proporcionar solo beneficios limitados cuando el perfil de producción no coincide con precios de mercado más altos. En cambio, cambiar el perfil de producción a través del almacenamiento de energía o cambiar el perfil de la demanda de electricidad a través de nuevas estructuras de tarifas, respuesta a la demanda o cargas flexibles como los vehículos eléctricos sería más efectivo en estas regiones.

La energía solar parece ser particularmente sensible a una caída en el valor de mercado debido a su perfil de producción y los desarrolladores han respondido  cambiando a  plantas “híbridas”, especialmente la energía solar combinada con almacenamiento de bateríaLas recientes reducciones en los costos de las baterías han permitido este crecimiento de las plantas de almacenamiento solar más.

Para el viento, el  cambio a palas más grandes , en relación con la capacidad de la turbina, permite una generación mejorada durante velocidades de viento bajas, lo que aumenta los factores de capacidad y aplana de manera efectiva el perfil de salida y reduce las penalizaciones del perfil.

Conclusión: una mezcla de optimismo y cautela

Existe una buena posibilidad de que los valores de mercado disminuyan a medida que aumentan los niveles de penetración, pero las continuas caídas de costos y las ganancias de rendimiento han ayudado a mantener la propuesta de valor de la energía eólica y solar, y es probable que continúen.

Es posible que se necesiten medidas para mitigar la caída del valor de mercado, y estas pueden ser específicas por región y tecnologíaEl aumento de la generación híbrida + plantas de almacenamiento permite una mayor flexibilidad en el despliegue y las operaciones futuras

 Cada región necesitará su propia estrategia para garantizar que minimizar la caída del valor de mercado se corresponda con su causa , dicen los autores del estudio.

La capacidad de transmisión ampliada puede reducir los efectos de la congestión y la transmisión interregional puede conectar la energía eólica y solar a regiones con precios de mercado más altos en momentos ventajosos. 

Además, una mayor electrificación del transporte y los edificios puede cambiar los perfiles de carga y permitir una flexibilidad adicional desde el lado de la demanda.

En última instancia, existe una carrera entre el coste y el valor, ya que las empresas de servicios públicos, los desarrolladores y los empresarios buscan soluciones rentables. Berkeley Lab continuará realizando un seguimiento de la carrera con informes y actualizaciones anuales.

Fuente:  “Solar and Wind Grid-System Value in the United States: The Impact of Transmission Congestion, Generation Profiles, and Curtailment,” is ‘open access’ and available to all: https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.05.009

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