Mantener centrales térmicas solo para proporcionar servicios de ajuste (AS) implica un aumento del coste del suministro y de emisiones de CO2. Según Red Eléctrica, el coste de los servicios de ajuste en España durante 2024 fue de 2.668 millones de euros, un 7,5 % superior al del año anterior– y de las emisiones de CO2, y reducción de la cuota de energías renovables en el mix.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Sevilla ha desarrollado una metodología para comparar el impacto económico y el coste de suministro de la prestación de AS en escenarios futuros reales con una alta penetración de energías renovables en España, así como las emisiones de CO2 según cada escenario.
En concreto, en el artículo “The cost of ancillary services in high PV penetration scenarios: the case of Spain”, publicado esta semana en Energy Conversion and Management: X, han tomado un escenario con alta penetración fotovoltaica y lo han analizado partiendo de dos alternativas diferentes:
1) AS prestados íntegramente por centrales eléctricas convencionales, como se hace actualmente;
2) AS prestados por fuentes renovables y almacenamiento.
Así, han probado varios escenarios de despliegue de energías renovables y capacidad de almacenamiento con el fin de encontrar la combinación óptima en términos de coste de las tecnologías para llevar a cabo el suministro, y han incluido en los cálculos la inversión anualizada y el coste fijo de funcionamiento y mantenimiento de las centrales eólicas, fotovoltaicas, centrales térmicas de ciclo combinado, las turbinas de gas y el almacenamiento, más el coste del gas natural y los derechos de emisión de CO2 de las centrales térmicas de ciclo combinado y las turbinas de gas. También han calculado las emisiones de CO2 y los vertidos en cada escenario.
Diferentes escenarios
En el escenario en el que el operador del sistema no confía en que las instalaciones renovables proporcionen AS, el sistema necesita 17 ciclos combinados para satisfacer la demanda, de los cuales 9 están limitados a 1132 h al año.
Un escenario restringido (constrained) implica mantener la potencia nuclear, y 9 turbinas de gas (CCGT) en funcionamiento durante todo el año, 130 TWh renovable (solar y eólica), 60 GWh de almacenamiento, 2,7 TWh de vertidos (un 2,1%), con un coste de 8.360 millones de euros, emisiones de 9 millones de toneladas de CO2 y un porcenaje de renpvables en el mix del 62%.
Los autores del trabajo señalan que los costes de los servicios de ajuste convencionales son elevados tanto en términos económicos como medioambientales: mantener esas 9 turbinas de gas supone un coste adicional de 390 millones de euros, una menor cuota de energías renovables y 2,5 veces más emisiones de CO2 en el escenario de coste mínimo.
Alternativamente, cerrar la mitad de la capacidad nuclear deja espacio para más energías renovables y reduce los vertidos (gracias a la mayor flexibilidad de las CCGT frente a la nuclear), a costa de una producción térmica y unas emisiones mucho más elevadas.
Un escenario no restringido (unconstrained), en cambio, contempla invertir en sistemas flexibles de transmisión de CA (FACTS) para ayudar a mantener los niveles de tensión y la inercia del sistema elimina la necesidad de ciclos combinados de funcionamiento obligatorio y es la medida más eficaz para mejorar la combinación y reducir tanto los costes como las emisiones de CO2. “La cantidad de FACTS necesaria no es tan elevada, solo 1080 MVAr de capacidad con 3 MWh de capacidad de almacenamiento”, explican.
Reducir los vertidos renovables requiere capacidad de almacenamiento. La cantidad óptima de almacenamiento es de solo 3,5 MWh con un inversor de 875 kW por cada nueva planta de energía renovable de 1 MW. Pero esta capacidad de almacenamiento no será construida sin incentivos, ya que el retorno de la inversión del almacenamiento por sí solo está por debajo del nivel de inversión.
Escenario óptimo
El escenario más económico es 80 TWh de energía solar fotovoltaica, 70 TWh de energía eólica y 45 GWh de capacidad de almacenamiento, exactamente lo mismo que en el escenario no restringido. La sustitución de la energía nuclear por ciclos combinados proporciona una flexibilidad adicional que hace innecesario imponer la producción térmica. Sin embargo, los costes de suministro son más elevados y las emisiones de CO2 mayores: el cierre de las centrales nucleares supone 12,7 millones de toneladas, muy por encima de todos los demás escenarios.
Por tanto, el escenario óptimo se alcanza con 80 TWh de energía solar fotovoltaica, 70 TWh de energía eólica y 75 GWh de capacidad de almacenamiento: un aumento del 2 % en el coste total del suministro para aumentar la capacidad de almacenamiento implica un total de 7959 millones de euros y los vertidos son de 4,56 TWh (3 % de la producción renovable), pero la diferencia real con respecto al escenario anterior es el CO2: solo 3,71 millones de toneladas, un 58 % menos que en el caso anterior. La cuota de energías renovables en este escenario es del 68 %.
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