Diego Jijón, Analista de Servicios Especializados IIGE
Imagen: Parque Eólico Villonaco [1]
En la actualidad, en la lucha contra el cambio climático se busca implementar acciones que permitan mitigar los efectos causados por la emisión de gases de efecto invernadero (GEI); en este sentido, las tecnologías para la generación eléctrica han evolucionado de manera constante para aprovechar los recursos renovables disponibles en nuestro medio, buscando reducir el consumo de combustibles fósiles [2]. Con ello, las inversiones en tecnologías que generen electricidad sin emisiones se han venido incrementando. Las emisiones son una causa directa del incremento de la temperatura ambiente, como es explicado en los reportes del Panel Intergubernamental de Cambio Climático [2].
Existen muchas tecnologías que aprovechan los recursos naturales y los convierten en energía eléctrica. Entre las centrales de generación más comunes se encuentran: hidroeléctrica (aprovechan la energía de los ríos), eólica (aprovechan la energía de los vientos), fotovoltaica y termosolar (aprovechan la energía del sol), biomasa (convierten residuos orgánicos en energía), geotérmica (utilizan el calor por debajo de la superficie terrestre), oceánica (aprovechan la energía de las olas y corrientes marinas); entre otras [3]. De las tecnologías mencionadas, las que aprovechan la energía solar y el viento son las energías intermitentes más comunes que se encuentran implementadas hoy en día en el mundo, que de acuerdo a los datos de “Our World in Data” [4], se aprecia que la capacidad de instalación crece de manera exponencial, como es mostrado en la Figura 1.
Figura 1: Capacidad instalada por año de centrales eólicas y fotovoltaicas. Adaptado de [4].
¿Por qué son intermitentes?
La intermitencia se refiere al recurso renovable usado en la generación eléctrica que no es ajustable a una demanda energética. Un ejemplo de esto es utilizar paneles fotovoltaicos para generar electricidad y suplir una necesidad energética como encender los focos de una casa. La electricidad se generará en las horas de luz solar (entre las 9:00 am y 5 pm), donde no podremos encender un foco con esta tecnología en las horas de la noche. A continuación, se presenta un ejemplo de series de velocidad de viento y radiación solar, lo que nos demuestra la aleatoriedad del comportamiento del recurso.
Figura 2: Serie de velocidad de viento (arriba) y radiación solar (abajo), caso ejemplo de Nitón, provincia de Tungurahua [datos IIGE-GADMCSPP].
Como se aprecia en la Figura 2, el comportamiento del recurso renovable intermitente no es adaptable a una demanda eléctrica, por lo que no es posible mantener este tipo de sistemas por sí solos para satisfacer las necesidades eléctricas. Para ello, se requiere un almacenamiento eléctrico; existen diversas tecnologías como: baterías, almacenamiento térmico, volantes de inercia, aire comprimido, entre otras [5]. Esto permite que la curva de generación de nuestros sistemas intermitentes pueda ajustarse a una demanda eléctrica en particular.
Estos sistemas funcionan muy bien en escalas pequeñas, por ejemplo, la demanda eléctrica de una casa que busque ser abastecida con tecnologías como paneles solares y pequeñas turbinas eólicas, las cuales se pueden conectar a un sistema de almacenamiento energético, como son las baterías. En casos con centrales de generación a gran escala puede ser un reto significativo, debido a que ante un cambio repentino en el recurso intermitente, la generación puede caer drásticamente o afectar la calidad de energía que busca ser entregada a los usuarios. Por estas razones, en muchas redes eléctricas se busca diversificar las tecnologías de generación eléctrica y con ello tener una base que no necesariamente es renovable, con el fin de que el sistema no sufra paradas repentinas. Esta puede ser una respuesta a una pregunta que muchas veces se nos viene a la mente, ¿por qué no puede funcionar una isla, una ciudad o un país únicamente con energía solar y eólica, si el recurso es muy bueno?
La investigación y desarrollo tecnológico busca introducir cada vez más energías intermitentes en las redes eléctricas, y se ha visto al hidrógeno como una oportunidad en desarrollo para enfrentar estos retos. ¿Qué se busca con el hidrógeno?, se busca reemplazar los combustibles fósiles en generadores térmicos y que esta sea la base de energía para mantener los sistemas estables. Además, el hidrógeno es separado del agua a través de procesos como la electrólisis, donde la energía utilizada proviene de fuentes renovables intermitentes, esto se conoce como hidrógeno verde [6], [7].
Las oportunidades de desarrollo son muy altas, por ello, la inversión en investigación y educación en estos ámbitos, abrirán nuevas puertas para que las energías renovables no convencionales puedan ir ganando más espacios en las redes eléctricas, buscando una generación limpia sin emisiones de gases de efecto invernadero.
Referencias Bibliográficas
[1] “Central Eólica Villonaco, atractivo turístico de Loja – Ministerio de Turismo.” [Online]. Available: https://www.turismo.gob.ec/central-eolica-villonaco-atractivo-turistico-de-loja/. [Accessed: 04-Mar-2022].
[2] “Reports — IPCC.” [Online]. Available: https://www.ipcc.ch/reports/. [Accessed: 04-Mar-2022].
[3] “IRENA – International Renewable Energy Agency.” [Online]. Available: https://www.irena.org/. [Accessed: 04-Mar-2022].
[4] “Renewable Energy - Our World in Data.” [Online]. Available: https://ourworldindata.org/renewable-energy#. [Accessed: 03-Mar-2022].
[5] “Electricity storage and renewables: Costs and markets to 2030.” [Online]. Available: https://www.irena.org/publications/2017/Oct/Electricity-storage-and-renewables-costs-and-markets. [Accessed: 03-Mar-2022].
[6] I. Renewable Energy Agency, “Green hydrogen supply: A guide to policy making,” 2021.
[7] T. International Renewable Energy Agency, “GREEN HYDROGEN COST REDUCTION SCALING UP ELECTROLYSERS TO MEET THE 1.5°C CLIMATE GOAL H 2 O 2,” 2020.