14/10/2013 - La intermitencia eólica apenas afecta a las emisiones de CO2

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Un estudio de investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) concluye que la intermitencia eólica apenas afecta a las emisiones de dióxido de carbono (CO2) en España.

Muestra  que incluso en mercados energéticos con una alta penetración de la energía eólica la contribución real a los objetivos de emisiones es positiva.

Aporta así al debate generado en torno a este tema el primer análisis comprensivo sobre la interacción de los parques eólicos con las plantas térmicas en España y concluye que el balance global de las reducciones de CO2 es aún muy significativo. Además, el estudio hace una serie de recomendaciones para mejorar la efectividad de las fuentes de potencia que pueden ser de gran utilidad para los promotores de tecnologías renovables.

Se atribuye a las energías renovables la capacidad de reemplazar los combustibles fósiles y reducir, por tanto, drásticamente sus emisiones. Sin embargo, la economía de combustibles y las emisiones en los sistemas eléctricos establecidos no son proporcionales a la generación de las fuentes intermitentes, debido al ciclado de las plantas térmicas que proporcionan el equilibrio de la red.

El término ciclado se refiere a los cambios producidos en las plantas de gas o carbón, por diversas razones -incluyendo la generación renovable- cuyo resultado es que gastan más combustible por megavatio-hora (MWh). Así, la intermitencia eólica afecta negativamente a la reducción esperada de las emisiones por el hecho de que aun sustituyendo cada MWh de energía, no las rebaja en igual proporción en la medida que disminuye la eficiencia a cargas parciales. Ciertos informes cuestionan incluso si la eólica respaldada por térmicas convencionales podría en su caso llegar a emitir más que las plantas de gas más eficientes operando en solitario. Estos debates realzan la necesidad de análisis independientes del sistema eléctrico, sobre todo en los países con mayor penetración de la energía eólica, para elucidar su contribución real a los objetivos de emisiones.

Por ello, investigadores de la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial (cuya nueva denominación es Escuela Técnica Superior de Ingeniería y Diseño Industrial) han estudiado la interacción de la producción eólica y plantas térmicas en España estableciendo los consumos extra de combustible en las unidades afectadas. Se han analizado todas las centrales de combustión en 2011, observando escenarios donde la energía eólica causa importantes desvíos en los programas de dichas plantas y definiendo un procedimiento para cuantificar las reducciones de CO2 basado en factores de emisión y curvas de eficiencia de las instalaciones en funcionamiento.

Red Eléctrica Española intenta utilizar la mayor producción renovable posible, asegurando la fiabilidad del resto de las instalaciones, a la vez que publica datos detallados que facilitan los análisis. En términos generales, los bajos factores de utilización de las tecnologías de gas y carbón indican que no se usan consistentemente como carga base. Para el estudio se han comparado escenarios reales y sin viento en lo relativo a generación de las 36 plantas de carbón (10,8 GW) y 51 de gas (25,6 GW) que constituyen el grueso de la potencia térmica instalada en la España peninsular. Con la producción neta de cada instalación, se calcula el ratio de combustible a distintos regímenes de carga y se multiplica por los factores nominales para obtener las emisiones totales; el algoritmo abarca las 8760h de programación anual de todas las unidades -con las restricciones técnicas consideradas- y su correlación con la energía eólica permite cuantificar el impacto del ciclado en el sistema eléctrico español.

Los resultados(1), con el conjunto de datos correspondientes a 2011, muestran unas emisiones menores a medida que la generación eólica reemplaza la convencional, pero con una pendiente decreciente indicativa de que las reducciones no son equivalentes: a baja penetración, cada MWh eólico introducido en la red permite evitar prácticamente todo el CO2 de cada MWh térmico desplazado, pero con niveles de penetración tan altos como un 50% el efecto del viento es acumulativo y las reducciones alcanzarían solo un 80%; no obstante, dicha reducción es aún muy significativa y en ningún caso despreciable o negativa como han llegado a apuntar otros análisis(2).

Finalmente, el estudio sugiere algunas recomendaciones para mejorar la efectividad de las fuentes de potencia, tales como el modelado, la gestión del sistema eléctrico o el almacenamiento de energía. Los promotores de tecnologías renovables deben ser conscientes de los problemas derivados de su integración en la red eléctrica, de modo que el liderazgo mostrado hasta ahora -en las primeras fases de la transición de las energías fósiles- debería orientarse a buscar soluciones en línea con los objetivos europeos para un futuro energético sostenible.

El trabajo, realizado en el seno del Máster en Energías Renovables y Medio Ambiente de la UPM, fue presentado en la Conferencia sobre Energía Sostenible y Protección Ambiental celebrada en Dublín en 2012 y está publicado en la revista Energy (2013).

Ref.:

(1)  GUTIÉRREZ-MARTÍN F, DA SILVA-ÁLVAREZ RA, MONTORO-PINTADO P. “Effects of wind intermittency on reduction of CO2 emissions: The case of the Spanish power system”. Energy (2013)

(2)  HICKMAN L. “Are wind turbines increasing carbon emissions?”The Guardian, January 9 (2012).

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