Después de casi dos décadas de estancamiento, la demanda de electricidad en Estados Unidos está aumentando, impulsada por un número creciente de automóviles eléctricos, centros de datos y aires acondicionados en un clima cada vez más cálido.

Pero las centrales eléctricas tradicionales que generan electricidad a partir de carbón, gas natural o energía nuclear se están retirando más rápidamente de lo que se construyen otras nuevas en este país. La mayor parte del suministro nuevo proviene de parques eólicos y solares, cuya producción varía según el clima.

Esto ha obligado a las compañías eléctricas a buscar nuevas formas de equilibrar la oferta y la demanda. Una opción a la que están recurriendo son las centrales eléctricas virtuales.

No se trata de instalaciones masivas que generan electricidad en un solo sitio. Más bien son agregaciones de productores, consumidores y almacenadores de electricidad (conocidos colectivamente como recursos energéticos distribuidos) a los que los administradores de la red pueden recurrir según sea necesario.

Algunas de estas fuentes, como las baterías, pueden suministrar energía eléctrica almacenada. Otros pueden ser grandes consumidores de electricidad, como las fábricas, cuyos propietarios han acordado reducir su uso de energía cuando la demanda es alta, liberando energía para otros clientes. Las fuentes de energía virtuales suelen ser más rápidas de ubicar y construir, y pueden ser más limpias y más baratas de operar que las nuevas plantas de energía.

Las plantas de energía virtuales son más resistentes a las interrupciones del servicio que las grandes centrales generadoras centralizadas porque distribuyen los recursos energéticos en grandes áreas.

CRECIMIENTO

Las centrales eléctricas virtuales no son nuevas. El Departamento de Energía de Estados Unidos estima que hoy en día ya hay entre 30 y 60 gigavatios en funcionamiento. Un gigavatio equivale a mil millones de vatios, aproximadamente la producción de 2,5 millones de paneles solares fotovoltaicos o un gran reactor nuclear.

La mayoría de estas centrales eléctricas virtuales son clientes industriales que han acordado reducir la demanda cuando las condiciones sean difíciles. Pero a medida que un número cada vez mayor de hogares y pequeñas empresas añaden paneles solares en los tejados, baterías y coches eléctricos, estos clientes de energía pueden convertirse no sólo en consumidores sino también en proveedores de energía a la red.

Por ejemplo, los propietarios pueden cargar sus baterías con energía solar en los tejados cuando hace sol y descargar la energía a la red por la noche, cuando la demanda es alta y los precios a veces suben.

A medida que los termostatos y calentadores de agua inteligentes, los paneles solares en los tejados y las baterías permitan que más clientes participen en ellos, el DOE estima que las plantas de energía virtuales podrían triplicar su escala para 2030.

Esto podría cubrir aproximadamente la mitad de la nueva capacidad que Estados Unidos necesitará para cubrir la creciente demanda y reemplazar las centrales eléctricas más antiguas que están en retiro. Este crecimiento ayudaría a limitar el coste de construcción de nuevos parques eólicos y solares y plantas de gas.

Y debido a que las plantas de energía virtuales están ubicadas donde se consume electricidad, aliviarán la carga de los sistemas de transmisión antiguos que han tenido dificultades para agregar nuevas líneas.

NUEVOS ROLES

Las centrales eléctricas virtuales disputan los roles de productores y consumidores de electricidad. Las centrales eléctricas tradicionales generan electricidad en ubicaciones centrales y la transmiten a través de líneas eléctricas a los consumidores. Para que la red funcione, la oferta y la demanda deben estar exactamente equilibradas en todo momento.

Por lo general, se supone que la demanda de los clientes es un hecho que fluctúa con el clima pero sigue un patrón bastante predecible en el transcurso de un día. Para satisfacerlo, los operadores de la red envían una combinación de fuentes de carga base que operan continuamente, como plantas de carbón y nucleares, y fuentes más flexibles, como gas y energía hidroeléctrica, que pueden modular su producción rápidamente según sea necesario.

La producción de los parques eólicos y solares aumenta y disminuye durante el día, por lo que otras fuentes deben operar con mayor flexibilidad para mantener equilibrada la oferta y la demanda. Aún así, la idea básica es que las instalaciones masivas producen energía para millones de consumidores pasivos.

Las plantas de energía virtuales cambian este modelo al aceptar el hecho de que los consumidores pueden controlar su demanda de electricidad. Los consumidores industriales han encontrado desde hace tiempo formas de flexibilizar sus operaciones, limitando la demanda cuando el suministro de energía es limitado a cambio de incentivos o tarifas con descuento.

Ahora, los termostatos y calentadores de agua que se comunican con la red pueden permitir que los hogares también modulen su demanda. Por ejemplo, los calentadores de agua eléctricos inteligentes pueden calentar agua principalmente cuando la energía es abundante y barata, y limitar la demanda cuando la energía es escasa.

En Vermont, Green Mountain Power ofrece a sus clientes incentivos para instalar baterías que devolverán energía a la red cuando más se necesite. En Texas, donde vivo, los apagones mortales de 2021 pusieron de relieve la importancia de reforzar nuestra aislada red eléctrica. Ahora, las empresas de servicios públicos aquí están utilizando Tesla Powerwalls para ayudar a convertir los hogares en fuentes de energía virtuales. Australia del Sur pretende conectar 50.000 hogares con energía solar y baterías para construir la planta de energía virtual más grande de ese país.

DESAFIOS

Las centrales eléctricas virtuales no son una panacea. Muchos clientes se muestran reacios a ceder incluso temporalmente el control de sus termostatos, o a sufrir un retraso a la hora de cargar su coche eléctrico. Algunos consumidores también están preocupados por la seguridad y privacidad de los contadores inteligentes.

Queda por ver cuántos clientes se inscribirán en estos programas emergentes y con qué eficacia sus operadores modularán la oferta y la demanda.

También hay desafíos en el ámbito empresarial. Es mucho más difícil gestionar millones de consumidores que decenas de centrales eléctricas. Los operadores de centrales eléctricas virtuales pueden superar ese desafío recompensando a los clientes por permitirles flexibilizar su oferta y demanda de manera coordinada.

A medida que aumenta la demanda de electricidad para satisfacer las necesidades de las economías en crecimiento y reemplazar los automóviles y calderas que queman combustibles fósiles, y aumenta la dependencia de los recursos renovables, los administradores de la red necesitarán toda la flexibilidad que puedan conseguir para equilibrar la producción variable de la generación eólica y solar.

Las plantas de energía virtuales podrían ayudar a transformar la energía eléctrica en una industria más ágil, eficiente y receptiva a las condiciones cambiantes y las necesidades de los clientes apesadumbrados, el deplorable estado al que ha llegado nuestro jardín.

Fuente: Daniel Cohan, Profesor asociado de Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad Rice para La Prensa