Desbalances que han afectado negativamente el desempeño del sector energía y la transición energética del país (III). Revisión del respaldo energético que da seguridad energética al Sistema Eléctrico Nacional (SEN).

Roberto Dobles roberto.dobles@gmail.com | Lunes 01 abril, 2024

La evolución futura de factores claves que inciden en el sistema de generación eléctrica nacional obliga a revisar el respaldo energético que provee energía firme al sistema. Entre estos factores se encuentran los siguientes:

• Aumento continuo de la demanda eléctrica del país.

• Aumento de la capacidad de generación de electricidad para hacerle frente a la creciente demanda.

• Cambio progresivo de la composición de la matriz energética del Sistema Eléctrico Nacional (SEN) que va a aumentar la participación de la energía solar, eólica y de la biomasa.

• Evolución continua del cambio climático que tiene impactos diversos en las energías renovables (particularmente en la generación hidroeléctrica).

Entre otros, los cambios en los factores anteriores hacen necesario revisar el nivel actual de la capacidad y del aseguramiento de la disponibilidad que proveen las plantas térmicas actuales, el cual es de 381 MW.

Sobre el tema la necesidad del respaldo energético, el Plan de Expansión de la Generación Eléctrica 2022-2040 del ICE, de Julio 2023, señala lo siguiente:

• “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”.

Hay que tener presente que las diversas fuentes de energía tienen diferentes características y ninguna por sí sola es una solución. La solución tiene que ser integral (un portafolio de energías renovables y no renovables más limpias que provean energía firme) y debe darse dentro de un contexto de transición energética.

Por definición, el término de energía firme se utiliza para aquella energía en un sistema eléctrico que está garantizada en todo momento del día o del año, no importan las condiciones del sistema, como, por ejemplo, el estado de la Naturaleza (variaciones climáticas, etc.).

Debe estar disponible todo el tiempo también para compensar las variaciones de las fuentes de energía que tienen variabilidad e intermitencia (fluctuaciones) en su producción.

Por definición, su rol en un sistema eléctrico es garantizar la operación y la confiabilidad del sistema en cualquier momento del día y del año, y es la que en última instancia asegura la continuidad del servicio y la satisfacción de la demanda eléctrica.

1. Reducción paulatina que se ha dado en el respaldo térmico del Sistema Eléctrico Nacional (SEN)

El 20 de noviembre del 2023 publiqué una columna titula “¿Ha sido eficaz la reducción de la capacidad de energía firme para asegurar la confiabilidad del sistema eléctrico nacional?”, en la cual se señaló que la capacidad de respaldo energético que proveen las plantas térmicas venía bajando a niveles peligrosos y que el nivel actual de 381 MW no era suficiente para asegurar la confiabilidad del suministro eléctrico del país.

En esa columna mostré la reducción del respaldo energético térmico que se venía dando durante el período 2010-2022 en MW y en % de la capacidad total instalada en cada año, al cual le adiciono ahora, en este historial, el nivel de respaldo en energía firme el 2023:

• 2010: 27.75% (723,071 MW)

• 2011: 23.11% (612,601 MW)

• 2012: 22.50% (612,601 MW)

• 2013: 21.81% (595,691 MW)

• 2014: 21.81% (595, 691 MW)

• 2015: 19.42% (595,691 MW)

• 2016: 16.41% (571.691 MW)

• 2017: 16.20% (571,691 MW)

• 2018: 15.81% (571,691 MW)

• 2019: 13.29% (474,112 MW)

• 2220: 13.40% (474,112 MW)

• 2021: 12.23% (425,962 MW)

• 2022: 11.07% (380,962 MW)

• 2023: 11.07% (380,962 MW)

La situación climática del 2023, y la prevista por el ICE para el 2024, 2025 y 2026, así como la que se puede visualizar en el futuro con el cambio climático, muestran que la capacidad actual del respaldo energético de 381 MW no es suficiente para respaldar con energía firme el sistema en situaciones hidrológicas secas, como las actuales y mucho menos con respecto a situaciones secas más severas, como las que se anticipan con la evolución negativa del cambio climático.

Ante la baja significativa de la generación hidroeléctrica que ha venido ocurriendo, el ICE se vio obligado a alquilar de urgencia cuatro bloques de plantas portátiles de generación eléctrica de 36,5 MW cada uno, las cuales fueron traídas del exterior para un total de 146 MW, a un costo de alquiler de $82,4 millones, más el costo del diésel importado que estas plantas consumirían durante su operación y los costos de mantenimiento.

El ICE se dio cuenta a tiempo del serio problema de seguridad energética que tenía el SEN, por omisiones del pasado, y que había que corregirlo inmediatamente mediante un mecanismo de urgencia.

Al comunicar públicamente la decisión de alquilar de urgencia 146 MW de plantas de diésel para instalarlas a partir del 2024, ante las serias afectaciones a la seguridad energética del SEN que se venía creando, el ICE señaló los siguiente:

• “De no gestionarse esta contratación, el ICE no tendría el respaldo energético requerido para hacerle frente a los veranos del 2024, 2025 y 2026″.

Con el alquiler temporal de estas plantas eléctricas portátiles de diésel (con capacidad total de 146 MW) más la capacidad instalada actual de respaldo térmico del ICE (381 MW) que utilizan búnker y diésel importados, el país tendrá una capacidad instalada de respaldo de 527 MW.

A los altos costos del alquiler de esas plantas portátiles hay que agregarle los costos del consumo de diésel importado y de mantenimiento.

2. Afectación en las otras dos dimensiones del trilema energético del SEN por la reducción peligrosa de la seguridad energética

No solamente en gobiernos pasados se afectó fuertemente la dimensión del trilema energético relacionado con la seguridad energética del SEN como consecuencia de la insuficiencia que se creó en el respaldo energético con plantas térmicas, sino que también esta afectación condujo simultáneamente a un fuerte impacto en las otras dos dimensiones del trilema (asequibilidad en precios y sostenibilidad ambiental), ya que las tres dimensiones están interrelacionadas.

De esta manera, la recuperación de urgencia del nivel de seguridad energética tuvo necesariamente que ser resuelta con una afectación en las otras dos dimensiones:

• Mayores costos de la electricidad al tener el país que recurrir a mayor generación eléctrica con las plantas térmicas propias del ICE (381 MW) que usan los caros búnker y diésel importados.

• Mayores costos con las importaciones de electricidad de la región de origen fósil (entre 50 MW y 100 MW según los días) y con la contratación de emergencia de un conjunto de plantas térmicas alquiladas (146 MW) que consumen el caro diésel importado.

• Mayores emisiones al ambiente (incluyendo gases de efecto invernadero) al tener que generar electricidad con plantas térmicas que utilizan combustibles de origen fósil (búnker y diésel).

El impacto en estas dos dimensiones va a ser mayor cuando se instalen en el 2024 las plantas térmicas portátiles de diésel.

3. Cambios en la capacidad de generación eléctrica y en la composición de la matriz energética obligan a revisar el nivel de respaldo energético térmico del SEN

La correcta decisión anunciada por el ICE recientemente de desarrollar en los próximos dos años 412 MW de proyectos de generación eléctrica con energía solar, eólica y de biomasa es muy importante.

Además de aumentar la capacidad instalada, esta decisión va a diversificar también la matriz energética del sistema de generación y a mejorar el balance entre las tres dimensiones del trilema energético del SEN.

Paralelamente al anuncio de la decisión anterior, el ICE anunció también que se va a construir una planta hidroeléctrica en el rio Reventazón, cerca de Siquirres en la provincia de Limón, con una capacidad de 53 MW de potencia y una inversión de $291 millones, la cual entrará en operación en el 2030.

Al aumentar la capacidad hidroeléctrica del sistema, se va a aumentar su vulnerabilidad hídrica. Las plantas hidroeléctricas son fuertemente afectadas en su producción y en sus costos por el cambio climático y por eventos climáticos diversos, como el fenómeno de El Niño.

Esta vulnerabilidad hídrica afecta el nivel de seguridad energética del SEN y es una razón de más para revisar el nivel del respaldo energético.

Sobre este tema de los impactos crecientes que tiene el cambio climático en las disponibilidad y variabilidad hídrica, un estudio titulado “El cambio climático provocará sequías más frecuentes y severas”, elaborado por el Instituto de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente de la Universidad Politécnica de Valencia (España), señala lo siguiente:

• Los efectos del cambio climático conducen a un escenario de un aumento general de la severidad de las sequías, tanto meteorológicas como hidrológicas, debido a los efectos combinados de la reducción de las precipitaciones y el incremento de la evapotranspiración.

• Las sequías persistentes pueden conducir a un agotamiento significativo de los volúmenes almacenados en los embalses y de los niveles de agua subterránea, con una amplia gama subsiguiente de impactos socioeconómicos y ambientales.

Desde hace muchos años muchos otros expertos internacionales han venido advirtiendo sobre los impactos del cambio climático en la generación eléctrica. Entre estos expertos están los siguientes:

• “Climate Change Impacts on Renewable Energy”, Universidad de Edimburgo en Escocia (Reino Unido): Los impactos del cambio climático se manifestarán a través de cambios en los recursos renovables dependientes del clima, tales como la alteración de su capacidad operativa y de sus resultados económicos.

• Mismo estudio de la Universidad de Edimburgo: Las energías renovables intrínsecamente dependientes del clima tendrán cambios en su cantidad, su disponibilidad en el tiempo, su rendimiento operacional y su nivel de producción de energía.

• “This changes everything”, The Economist: La generación hidroeléctrica es la fuente de energía que más puede verse afectada directamente por el cambio climático, ya que es muy sensible a la cantidad, el momento y los patrones geográficos de precipitación y a la temperatura.

Ha quedado claro que, en el 2023, con la capacidad de respaldo térmico de 381 MW y la composición de la matriz energética del SEN de ese año, el nivel de respaldo energético tenía una insuficiencia importante, lo cual bajó fuertemente el nivel de seguridad energética.

Como se señaló anteriormente, esta situación obligó al ICE a corregir temporalmente esta insuficiencia para los años 2024, 2025 y 2026 mediante el alquiler de urgencia de 146 MW de plantas térmicas portátiles de diésel.

Resuelta temporalmente la emergencia de seguridad energética del SEN con estas plantas, hay que revisar si se requiere variar el nivel de respaldo térmico de 381 MW que proveen actualmente las plantas térmicas de búnker y diésel del ICE, ante el aumento anunciado de la capacidad de la generación de 412 MW con plantas solares, eólicas y de biomasa y de 53 MW con una planta hidroeléctrica.

No solamente se va a aumentar la capacidad de generación del SEN en 465 MW y a modificar la composición de la matriz energética del SEN, sino que el cambio climático va a seguir evolucionando con los consecuentes impactos nocivos sobre la generación eléctrica de las energías renovables más vulnerables en producción y en costos.

Si bien las dos fuentes renovables de energía solar y eólica son hoy en día las más competitivas en el mundo y sus costos continuarán bajando conforme avancen los adelantos tecnológicos, el aumento de su aprovechamiento debe considerar la problemática de la variabilidad y la intermitencia (fluctuaciones) en su generación, lo cual requiere analizar otras opciones de respaldo energético de bajo costo y de costos bajos decrecientes, no de alto costo, como es el caro respaldo actual con búnker y diésel importados.

A excepción de la geotermia, todas las otras fuentes de energía renovables del sistema eléctrico nacional (eólica, solar, hidroeléctrica de filo de agua, etc.) no son firmes debido a que son variables.

Muchas de estas fuentes de energía son también afectadas por las variaciones estacionales. Cada una de ellas tiene igualmente sus propias y diferentes variabilidades y vulnerabilidades naturales inciertas en el tiempo, lo que genera diferentes grados de indisponibilidad y de intermitencia en su producción, según sus características propias y el estado de la Naturaleza en el momento en que se requiere su producción.

Con respecto a la intermitencia (fluctuaciones en los niveles de generación de eletricidad) de las energías solar y eólica, un estudio realizado por la National Bureau of Economic Research (NBER) de los EE. UU. señaló lo siguiente:

• “Las fuentes de energía renovables, como la eólica y la solar, son hoy en día las opciones más competitivas en costos, pero son intermitentes”.

• “La expansión de las energías renovables en los sistemas eléctricos implica una alta variabilidad de la oferta energética”, razón por la cual se deben tomar acciones complementarias de respaldo energético para compensar la variabilidad, lo que permite potenciar su aprovechamiento.

De esta manera, para lograr la expansión y el aprovechamiento pleno y creciente de las energías renovables, se requiere tener un respaldo energético de energía firme óptimo y de bajo costo que esté disponible las 24 horas del del día.

4. Conclusiones

El aumento anunciado de la capacidad de generación eléctrica, junto con la modificación programada de la composición de la matriz energética del SEN va a requerir que se analice si la capacidad del respaldo energético actual debe revisarse.

Lo anterior para asegurarse que no va a ocurrir en el futuro un desbalance entre la oferta y la demanda eléctrica, lo cual crearía racionamiento eléctrico.

El mismo análisis de la evolución del respaldo térmico actual del SEN debe incluir los crecientes impactos climáticos que han venido ocurriendo y que aumentarán continuamente ante la evolución del cambio climático. Estos impactos son diferentes para cada una de las energías renovables.

Para compensar las continuas fluctuaciones producidas por la intermitencia se 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.

La creciente vulnerabilidad del SEN se veía venir ante la disminución progresiva en el respaldo energético que estaba ocurriendo entre el 2010 y el 2022.

La seguridad energética bajó, los costos de la electricidad aumentaron y las emisiones al ambiente crecieron.

La pasividad de los consumidores de electricidad en el país (tanto individuales como del sector empresarial) ha contribuido al surgimiento de la situación de insuficiencia del respaldo energético y de los desbalances en el trilema energético.

Desbalances que han afectado negativamente el desempeño del sector energía y la transición energética del país (III). Revisión del respaldo energético que da seguridad energética al Sistema Eléctrico Nacional (SEN).

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