Investigadores de la Universidad de Utrecht, en los Países Bajos, afirman haber demostrado que casi toda la demanda energética de Europa puede satisfacerse con energía fotovoltaica y eólica, y que solo se necesitaría hidrógeno despachable para una pequeña parte de la demanda total.
También descubrieron que la construcción excesiva de capacidad renovable y los vertidos «proactivos» proporcionarían al sistema energético del continente suficiente energía firme para gestionar la intermitencia de la energía limpia. Su análisis se basa en el concepto de «prima por kWh firme», que definen como la relación entre el coste nivelado de la electricidad (LCOE) de un kWh firme y el LCOE de un kWh renovable «sin restricciones». Su objetivo es medir los costes relativos de convertir la energía renovable en energía firme.
Los científicos también introdujeron una distinción entre el «LCOE firme», que comprende todas las tecnologías de generación y almacenamiento, y el «LCOE sin restricciones», que incluye solo la energía solar fotovoltaica y la energía eólica «sin restricciones». «Para analizar la prima de coste de convertir la energía renovable intermitente en energía firme en Europa, comparamos múltiples escenarios con diferentes combinaciones tecnológicas, incluyendo la energía solar fotovoltaica, la energía eólica terrestre y marina, el almacenamiento en baterías, la electrólisis y la capacidad hidroeléctrica y nuclear existente», explicaron.
El equipo de investigación desarrolló un modelo para evaluar los costes anualizados más bajos del sistema energético europeo, el Modelo Paneuropeo de Optimización de la sobreconstrucción y los vertidos de las Energías Renovables Intermitentes (Pan-European Intermittent Renewable Overbuilding & Curtailment Optimization Model, PEIROCOM). Según se informa, este modelo puede optimizar simultáneamente la capacidad instalada y el despacho de todas las tecnologías seleccionadas, teniendo que ajustarse el sistema a la demanda de electricidad cada hora y a la demanda anual de hidrógeno cada año.
Los académicos consideraron que Europa era totalmente autosuficiente, sin importaciones ni exportaciones de energía o hidrógeno, y que cada uno de los 37 países incluidos en el modelo tenía una tasa de autosuficiencia de al menos el 80 %. También asumieron una eficiencia del 95 % para todas las interconexiones de corriente alterna de alta tensión (HVAC) y corriente continua de alta tensión (HVDC).
El escenario propuesto también incluía 50 nodos de mercado, 120 nodos solares fotovoltaicos, 121 nodos eólicos terrestres, 56 nodos eólicos marinos, 109 interconexiones HVAC y 51 interconexiones HVDC.
El grupo también consideró seis escenarios: un escenario base en el que la energía solar y eólica funcionan combinadas con el almacenamiento de iones de litio; un escenario base con energía eólica, solar, almacenamiento e hidrógeno; dos escenarios dominados por las energías renovables, incluida la capacidad nuclear y hidroeléctrica actual; un escenario centrado en las energías renovables en el que se utilizan turbinas de hidrógeno para la generación de electricidad despachable; y un escenario que incluye electrolizadores y turbinas de gas hidrógeno.
«Estos seis escenarios ilustran que, aunque la sobreconstrucción y los vertidos reducirán significativamente los costes del sistema en un sistema exclusivamente renovable, una red exclusivamente renovable es más cara que una red con algún tipo de capacidad despachable», subrayaron los investigadores.
Su análisis mostró que las energías renovables y el almacenamiento a corto plazo pueden satisfacer alrededor del 92,5 % de la demanda eléctrica de Europa, mientras que el 7,5 % restante se satisfaría con hidrógeno verde.
«La restricción de las energías renovables es necesaria para optimizar los costes del sistema en una red eléctrica totalmente renovable», explicaron. «Sin embargo, contrariamente a lo que indicaban investigaciones anteriores, demostramos que se requiere una restricción significativamente menor cuando se dispone de una respuesta adecuada a la demanda y de almacenamiento estacional.
Se espera que el hidrógeno cree una capacidad significativa de respuesta a la demanda, mientras que las turbinas de gas modernizadas pueden ayudar a utilizar el hidrógeno durante los periodos de menor generación de energías renovables. «Demostramos que este sistema es más barato y más robusto, ya que puede hacer frente a una mayor variedad de patrones climáticos a lo largo de varios años», concluyeron los académicos.
Sus conclusiones se pueden encontrar en el artículo «Energía eólica y solar fotovoltaica firme con restricción proactiva: un análisis europeo», publicado en Energy Conversion and Management.
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