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Roberto Dobles
roberto.dobles@gmail.com
En la columna anterior, centrada en la situación de la energía solar en el mundo y en Costa Rica en el 2017, se señaló que mientras en el mundo el desarrollo de la energía solar avanzaba a pasos agigantados, en el país existía un enorme rezago.
En los meses de junio y julio del 2018, hace unos cinco años y medio, escribí tres columnas tituladas “Costa Rica fuertemente rezagada en la revolución mundial de la energía solar I, II y III), las cuales analizaron la situación mundial y nacional de la evolución de la energía solar, con base en los datos oficiales del 2017.
En ese momento indicaba que no solamente la revolución mundial de la energía solar no había llegado al país, sino que adicionalmente los planes de desarrollo eléctrico se enfocaban fuertemente en las fuentes de energía renovables tradicionales cuyo costo de desarrollo y operación es mucho más elevado, y cuyo desarrollo es mucho más complejo e intensivo en necesidades de capital y de endeudamiento.
El aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica se realiza a través de tecnologías muy flexibles y modulares que permiten una amplia gama de aplicaciones, las cuales van desde instalaciones de generación eléctrica a escala de servicios públicos hasta pequeños sistemas en los techos.
Esta característica potencia la generación eléctrica centralizada con el desarrollo de grandes plantas en los sistemas eléctricos de gran escala (de los servicios públicos, por ejemplo), lo cual crea importantes economías de escala, pero también permite el desarrollo de plantas de generación eléctrica muy pequeñas que se ubican directamente en las instalaciones de los clientes (residencias, comercios, industrias, etc.), lo cual se le conoce como generación distribuida o descentralizada.
Sobre la ventaja de la construcción modular y progresiva en el tiempo de las plantas solares centralizadas y distribuidas, se mencionaba en esas tres columnas publicadas hace unos cinco años que esta ventaja permite adecuar mejor el desarrollo de la capacidad de generación a la demanda eléctrica, lo cual permite reducir aún más los costos.
Sobre este tema, en una de las columnas que escribí en el 2018 mencionaba un comentario de un estudio del Banco Interamericano de Desarrollo (BID) sobre el caso de Costa Rica, publicado en el 2017, el cual señalaba los siguiente: “la generación eólica y fotovoltaica son sistemas de generación modulares, es decir, la capacidad de generación, puede ser aumentada gradualmente y por lo tanto puede reaccionar al desarrollo de la demanda de manera mucho más flexible y más rápida que si se instalan plantas nuevas de energía hidroeléctrica. Las ERVs (Energías Renovables Variables) se pueden considerar, por tanto, una herramienta de gestión de riesgo para mantener la seguridad del suministro”.
El término ERV (Energía Renovable Variable) se usa para identificar las fuentes renovables que tienen una alta variabilidad natural en la generación de electricidad, como la energía solar y la eólica. Por su naturaleza misma, generan electricidad de manera muy variable e intermitente sin control durante el día y en diferentes épocas del año.
La generación eléctrica con estas fuentes de energía variable e intermitente requiere del apoyo o respaldo de fuentes baratas de energía firme, las cuales, por su naturaleza misma, están disponibles todo el tiempo sin ser afectadas por las variaciones del entorno, de manera que el conjunto de la generación eléctrica final sea de bajo costo.
Las fluctuaciones en la generación de electricidad con energía solar (y eólica), producto de la intermitencia de la variabilidad natural, presentan importantes desafíos para un sistema eléctrico, los cuales han sido resueltos en los sistemas eléctricos de muchos países.
Aun teniendo en cuenta los costos de la intermitencia y de la variabilidad impredecible de la energía solar y del hecho que las tecnologías de almacenamiento disponible (baterías, por ejemplo) son todavía bastante costosas, la energía solar sigue siendo más barata que todas las demás fuentes de energía.
A pesar de todas las ventajas económicas, sociales y ambientales, los datos oficiales actuales muestran que el aprovechamiento de la energía solar en el país no ha tenido avances relevantes con respecto a la situación existente en el 2017.
Los datos históricos también muestran que mientras el costo promedio de la generación eléctrica ha venido bajando significativamente, como consecuencia de los permanentes adelantos tecnológicos, el costo en Costa Rica de muchos proyectos de fuentes renovables tradicionales ha venido aumentando significativamente.
La evidencia demuestra que seguimos desaprovechando el gran potencial de energía solar y la gran oportunidad de reducir los costos de la electricidad para mejorar la competitividad nacional y potenciar el desarrollo económico y social del país.
Todo indica que en el país no se está leyendo bien el rápido avance de la revolución de la energía solar en el mundo, sus crecientes efectos disruptivos en la generación eléctrica y las continuas reducciones que está creando en los costos de la electricidad.
Situación actual de la energía solar en el mundo
La situación internacional ha continuado cambiando bastante y la penetración de la energía solar en la generación eléctrica ha avanzado mucho con respecto a la situación de hace cinco años cuando escribí las tres columnas sobre este tema.
Un estudio titulado Solar PV (PV son las siglas de Photovoltaic), publicado en el 2023 por la International Energy Agency (IEA), brazo derecho de la OCDE en el sector energía, señala lo siguiente sobre la evolución de la energía solar en el mundo:
La energía solar fotovoltaica centralizada a gran escala es la opción menos costosa para la nueva generación de electricidad en una mayoría significativa de países en todo el mundo.
La energía solar fotovoltaica distribuida (llamada también descentralizada), como la energía solar en los techos de los edificios, también ha experimentado y experimentará un crecimiento más rápido debido a los mayores precios minoristas de la electricidad y al creciente apoyo de las políticas públicas.
En el 2023, la energía solar fotovoltaica, por sí sola, representó tres cuartas partes de las adiciones de capacidad de energía renovable en todo el mundo.
Las adiciones de capacidad de energía renovable seguirán aumentando en los próximos cinco años, y la energía solar fotovoltaica y la eólica representarán un récord del 96% porque sus costos de generación son más bajos que los de las alternativas no fósiles y fósiles en la mayoría de los países y las políticas continúan apoyando a estas dos tecnología.
Se pronostica que las adiciones de energía solar fotovoltaica y eólica se duplicarán para el 2028 en comparación con el 2022, batiendo récords continuamente durante el período previsto para alcanzar casi 710 GW.
La generación de energía solar fotovoltaica aumentó en un récord de 270 TWh (un aumento del 26 %) en el 2022, alcanzando casi 1.300 TWh.
La energía solar demostró el mayor crecimiento absoluto de generación de todas las tecnologías renovables en el 2022.
Esta tasa de crecimiento de la generación eléctrica coincide con el nivel previsto del 2023 al 2030 en el Escenario Cero Emisiones Netas al 2050.
Se espera que el crecimiento continuo del atractivo económico de la energía fotovoltaica, el desarrollo masivo de la cadena de suministro y el creciente apoyo de las políticas públicas, especialmente en China, Estados Unidos, la Unión Europea e India, aceleren aún más el crecimiento de la capacidad en los próximos años.
La anterior información coincide con la que se encuentra también en muchos otros estudios internacionales sobre la evolución de la energía solar en el mundo.
Es claro que la energía solar es la fuente de energía de mayor crecimiento en el mundo debido a su bajo costo y que no genera emisiones al ambiente.
Por esta razón, tal como bien lo señala la International Energy Agency, el año pasado representó, por sí sola, las tres cuartas partes de las adiciones de capacidad energías renovables en todo el mundo.
Este formidable desarrollo de la energía solar ha sido posible gracias a la incorporación en los sistemas eléctricos de fuentes de respaldo energético de bajo costo, de manera paralela y complementaria y de nuevas tecnologías en las redes eléctricas, para contrarrestar la intermitencia, las fluctuaciones y la variabilidad natural de la energía solar (y de la eólica).
Situación actual de la energía solar en Costa Rica
Una comparación de los datos contenidos en los informes anuales sobre la generación y demanda eléctrica del país del 2017 y del 2022 (todavía no ha salido el informe del 2023), elaborados cada año por la División del ICE de Operación y Control del Sistema Eléctrico Nacional (SEN), arroja los siguientes datos con respecto a la energía solar centralizada:
En el 2017, la participación de la energía solar en la generación eléctrica centralizada del país fue escasamente del 0,02%, lo que representó el 0,0044% del consumo total de energía del país.
En el 2022, la energía solar representó el 0,07%, lo que representó el 0.015% del consumo total de energía del país.
Los datos oficiales anteriores muestran que el aprovechamiento de la energía solar en Costa Rica no ha seguido las tendencias mundiales.
Con relación al aprovechamiento de la energía solar de manera distribuida (en las instalaciones de los consumidores, como en los techos, por ejemplo), y a pesar de los múltiples obstáculos y barreras que se ha puesto a este tipo de aprovechamiento en el país, los datos oficiales del ICE muestran que los generadores distribuidos aportaron el 0,45% de la generación eléctrica del ICE en el 2023.
Esto equivale aproximadamente al 0,32% del consumo total de electricidad del país y al 0,07% del consumo nacional de energía.
Estos datos muestran también que, dentro del marco de un muy bajo aprovechamiento nacional de la energía solar, la generación solar distribuida (en los techos de los consumidores, etc.) es mayor que la generación centralizada (en el Sistema Eléctrico Nacional).
Como se señaló anteriormente, la generación distribuida, que es desarrollada privadamente por los consumidores, es la que más obstáculos y barreras tiene para su desarrollo.
Conclusiones
La generación eléctrica nacional debe irse adecuando a los continuos adelantos tecnológicos que por mucho favorecen el aprovechamiento de la energía solar (y a la eólica).
El país tiene varios desafíos importantes, entre los cuales se encuentran los siguientes:
Implementar más rápidamente las nuevas y mejores tecnologías de energías renovables, donde sobresalen las solares.
Integrar la generación solar centralizada en el sistema eléctrico nacional y desarrollar grandes plantas para obtener las economías de escala.
Potenciar el desarrollo de la generación eléctrica distribuida con energía solar.
Eliminar los obstáculos y las barreras existentes al desarrollo y al aprovechamiento de la energía solar de manera centralizada y descentralizada.
Diseñar políticas eficientes y un marco regulatorio eficaz y moderno para apoyar un despliegue amplio de las tecnologías solares centralizadas y distribuidas.
Adecuar las redes eléctricas para que puedan manejar mayores y crecientes cantidades de fuentes renovables de energía intermitentes y variables, las cuales son hoy en día las que tienen el menor costo (como la solar y la eólica).
Asegurar en todo momento un suministro eléctrico estable y confiable en las redes eléctricas con una mayor y creciente participación de fuentes renovables de energía intermitentes y variables, como la solar y la eólica.
Otro aspecto que es importante tener en cuenta con la creciente integración al sistema eléctrico de plantas de energía solar y eólica a gran escala es la necesidad de realizar cambios y mejoras importantes en la infraestructura de las redes eléctricas existentes, lo que plantea desafíos significativos, como operativos, financieros, tecnológicos (software y hardware) y logísticos.
La naturaleza intermitente y fluctuante de la generación de electricidad con energía solar y su integración en las redes eléctricas crea importantes desafíos y exige soluciones innovadoras (tecnológicas, operacionales, etc.).
La confiabilidad del suministro eléctrico y la estabilidad de las redes eléctricas son fundamentales, por lo que la creciente dependencia de la energía eólica y solar en el mundo, que son fuentes de energía intermitentes y fluctuantes, plantea desafíos importantes de confiabilidad y estabilidad de los sistemas eléctricos.
Para contrarrestar la intermitencia y las fluctuaciones, dichosamente se han desarrollado soluciones innovadoras en los sistemas eléctricos en el mundo que permiten aumentar significativamente la generación eléctrica con energía solar (y eólica) que aseguran la confiabilidad y la estabilidad y evitan que la alta variabilidad, intermitencia e imprevisibilidad del nivel de la generación puedan causar problemas serios, tales como los siguientes:
La demanda eléctrica podría quedar insatisfecha por la intermitencia y las fluctuaciones ya que, al caerse la generación de electricidad de manera imprevista en un momento dado, se causarían apagones. Las fluctuaciones en la generación provocadas por la intermitencia podrían crear desequilibrios entre la oferta y la demanda, lo que afecta la estabilidad de la red.
La energía solar (y la eólica), al ser intermitentes y de generación eléctrica con altas variaciones imprevistas permanentes, podría provocar cambios y fluctuaciones en la frecuencia y el voltaje de la red eléctrica. Una gran cantidad de variables contribuyen a esta imprevisibilidad, incluidas la hora del día, el día del año, las estaciones climáticas y las variaciones en el clima en general.
Las altas fluctuaciones en los niveles de la generación de electricidad, ocasionadas por la intermitencia, podrían ocasionar daños a la infraestructura de las empresas eléctricas si no se manejan apropiadamente, los cuales podrían ser costosos de reparar.
Dichosamente, las nuevas e innovadoras soluciones, que están en continua evolución, permiten aumentar significativamente la generación de electricidad con las fuentes renovables intermitentes de energía (como la solar y la eólica), que son las más baratas en el mundo.
Estas soluciones permiten mantener la confiabilidad y la estabilidad de las redes eléctricas, lo cual es crucial para garantizar la satisfacción de la demanda en todo momento con un suministro estable, seguro y constante de electricidad.
Finalmente, el aumento significativo de las energía intermitentes y fluctuantes de bajo costo en el sistema eléctrico nacional requiere analizar también el tema del necesario respaldo energético que se requiere para poder asegurar un suministro eléctrico estable y confiable.
Como bien lo señala el ICE en último Plan de Expansión de la Generación Eléctrica 2022-2040, de Julio 2023, “en el sistema eléctrico costarricense, con una matriz de generación fundamentalmente renovable, es indispensable disponer de suficiente capacidad y energía de respaldo, que sea capaz de asegurar la continuidad del servicio cuando se reducen las fuentes renovables”.
El problema es que el respaldo actual del sistema eléctrico nacional es muy caro y lo que se requiere es un respaldo que, además de proveer estabilidad y confiabilidad, sea también de bajo costo para poder aprovechar plenamente los costos bajos de la generación eléctrica con la integración de mayores y crecientes cantidades de fuentes renovables de energía intermitentes y variables.
Las fuentes de respaldo energético que actualmente tiene el país están basadas en plantas térmicas eléctricas que utilizan los caros búnker y diésel importados, lo que disminuye significativamente las ventajas de los bajos costos de las energías renovables intermitentes y variables, los cuales son los más bajos en el mundo.
Los fuertes aumentos en las tarifas eléctricas que se han dado recientemente se deben principalmente al uso más intenso de las plantas de búnker y diésel, las cuales incluyen los costos de las plantas de diésel adicionales que el país se vio obligado a alquilar para tener suficiente respaldo energético en el sistema eléctrico nacional para asegurar la confiablidad y la estabilidad del suministro eléctrico nacional y evitar apagones.
Los caros búnker y diésel importados para dar respaldo energético con energía firme (disponible todo el tiempo) al sistema eléctrico nacional que se utilizan actualmente en el país no son los más adecuados, razón por la cual ya casi no son utilizados en el mundo por su alto costo.
Para aprovechar plenamente las grandes ventajas de costo de las energías renovables intermitentes y fluctuantes y suplir la necesidad de aumentar significativamente la participación de la energía solar y la eólica en la generación eléctrica nacional, se debe migrar a otro tipo de respaldo energético que sea ambientalmente superior y mucho más barato que el búnker y el diésel importados.
La evidencia en el mundo muestra que el gas natural se ha convertido en la fuente de energía más confiable y barata de dar respaldo energético a los sistemas eléctricos y que es ambientalmente superior a los otros combustibles fósiles (incluyendo el búnker y el diésel), lo que está permitiendo y potenciando el fuerte y acelerado crecimiento que están teniendo las energías solar y eólica en la generación de electricidad.
Esto está impulsando fuertemente el desarrollo y el aprovechamiento de la energía solar y la eólica al ser un activo muy valioso de bajo costo y ambientalmente superior para fortalecer la confiabilidad y estabilidad de las redes eléctricas con la incorporación de mayores y crecientes cantidades de fuentes intermitentes y fluctuantes de bajo costo y ambientalmente muy superiores.
Por todo lo señalado en esta columna, Costa Rica debe aumentar significativamente la generación eléctrica con energía solar, tanto centralizada como distribuida.
