La penetración de la energía fotovoltaica en Cuba
Por
Daniel Stolik Novygrod*
Perspectivas para el desarrollo
de la energía solar fotovoltaica.
El aporte a la red en porcentaje de generación eléctrica fotovoltaica, con relación a la total entre todas las fuentes
de energía eléctrica, tiene un límite debido fundamentalmente a su dependencia climatológica y a que solo genera durante
el día, lo que define un nivel máximo de penetración de la energía fotovoltaica (FV) en términos de potencia y de energía eléctrica. |
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Hoy se pueden tomar muchas medidas que aumenten la penetración actual FV, y dependen de muchos factores. Con el progreso científico tecnológico y el paso de los años el porcentaje de la penetración aumentará sensiblemente, siempre complementándose con otras fuentes renovables de energía (FRE).
La penetración y la sustitución por FV se incrementan por las acciones siguientes:
1. Aumentar su generación por los bordes de la red de distribución, de forma que se consuma más a nivel de distribución en una zona y se inyecte menos a la transmisión de alta tensión.
2. Ubicar como autoconsumo y que una parte menor tribute al resto de la red. La diferencia con la anterior es que en lugar de consumirse en una zona de muchos clientes, se consume solo en un gran cliente: fábrica, frigorífico, acueducto, comercio, etcétera.
3. En solo inyección (sin autoconsumo), ubicar lo más cerca del consumo. Se trata fundamentalmente de los parques que se instalan por las grandes empresas de generación eléctrica, como la Unión Nacional Eléctrica (UNE), en un rango de potencia muy amplio, casi siempre mayor a un MWp, pero que puede llegar a cientos de MW.
4. Combinar la FV con otras FRE (eólica, hidro, bioeléctricas), para «llenar los huecos» que por intermitencia no suple la FV, sobre todo del pico «fatal» con otras fuentes renovables de energía. En este aspecto hay mucha tela por donde cortar, inclusive en el caso de llenar los huecos con fósil, fundamentalmente si el gas esquisto se impone. Los estudios del Citigroup y el Deuthebank plantean que los más beneficiados serían la FV y la eólica al resolver sus intermitencias.
5. Priorizar instalaciones de acumulación natural (bombeo de agua). Por ejemplo, la necesaria elevación de agua con motores eléctricos representa una acumulación natural, ya que se puede priorizar el bombeo en horas de sol y utilizarse el agua bombeada las 24 horas, como son los casos de acueductos, trasvases, riego, cisternas de edificios, entre otros. Este es otro aporte al aumento del consumo de la curva de carga en horas diurnas. Por ejemplo, los acueductos en Cuba consumen 667 GWh/año, lo que podría permitir el uso de varios cientos de instalaciones FV solo con este fin.
6. Priorizar la correspondencia carga-radiación (climatización). Es otro ejemplo del aumento del consumo en horas diurnas. A más sol, más calor; los compresores de todos los distintos sistemas de refrigeración trabajan con más frecuencia en horario diurno, como son los casos de frigoríficos, aires acondicionados y refrigeradores.
7. Utilizar la FV para aumentar sensiblemente el desarrollo industrial y agropecuario del país. Este elemento es sumamente importante para tributar a un necesario desarrollo industrial del país. Se produce al priorizar fábricas e instalaciones de todo tipo que consuman electricidad, fundamentalmente en horario diurno, lo que tiende a «subir» la curva de carga en estas horas. Por ejemplo, en Alemania, que tiene un millón 800 mil instalaciones de un rango amplio de potencia FV, con un total de 32 GW FV, se utilizan como plantas picos diurnas, que han llegado a satisfacer más de 40% del suministro de energía pico durante el día.
8. Privilegiar la instalación en lugares de mayor consumo diurno. Promover las instalaciones «FV del lado del cliente», de consumo mayormente diurno. Por ejemplo: además de fábricas de horarios diurnos, frigoríficos y climatizaciones, existen también como opciones los hoteles, escuelas, hospitales, bancos, universidades, empresas, ministerios, centros de investigaciones, comercios de atención diurna, oficinas de atención al público, cooperativas, cuentapropistas, entre otras. Esto aumenta el perfil de consumo de la curva de carga en horas diurnas, lo que tributa a ir logrando una curva de carga más propicia en relación con el pico fatal vespertino-nocturno, que tanto atenta contra las FRE intermitentes como la FV y la eólica.
9. Utilizar la distribución dispersa de instalaciones para disminuir las fluctuaciones de la radiación solar. El aumento de la distribución geográfica inteligente de las instalaciones aplana las fluctuaciones de tensión de la red, debido a que tiende a promediar estadísticamente la radiación solar en todo el territorio.
10. Utilizar las bondades de los inversores para mitigar las fluctuaciones de tensión y frecuencia de la red, debido a sus posibilidades cada vez mayores de participar en la gestión del despacho automatizado de la red eléctrica; por ejemplo, el suministro de potencia reactiva, debido a las prestaciones que poseen los inversores capaces de cambiar el factor de potencia.
11. Utilizar la acumulación de energía eléctrica (baterías, metanación,…), con el consiguiente aumento de la generación FV. Actualmente se están investigando y desarrollando diversos tipos de sistemas de acumulación de energía eléctrica, que aún son algo caros pero que paulatinamente sus costos continúan disminuyendo. Con el tiempo estos sistemas participarán de forma creciente en la acumulación de energía eléctrica, la que paralelamente irá resolviendo el carácter intermitente de la FV. Por ejemplo, este mercado de sistemas de acumulación para FV fue de 3,2 MW en el 2012, mientras que su pronóstico será para el 2017 de 2 700 MW, que representa un crecimiento de unas 700 veces en 5 años.
12. Desarrollar las redes inteligentes y el despacho eléctrico en condiciones de red inteligente. Este es uno de los elementos claves para aumentar el escalamiento de las FRE en la generación eléctrica, por el carácter distribuido que va adquiriendo dicha generación, que complica la gestión de red, ya que se hace necesario mantener su estabilidad (tensión y frecuencia) para gran número (cientos, miles y cientos de miles) de sitios inyectando a la red, lo que hace necesario que se tienda a la automatización de la gestión eléctrica a nivel de distribución de la red en forma «inteligente». Estas redes de nuevo tipo comienzan a desarrollarse en varios países.
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Fig. 1. Curva de carga en Cuba, el 16 de julio de 2013. |
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Fig. 2. Curva de carga en Cuba, el 6 de diciembre de 2012. |
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13. Desarrollar microrredes inteligentes. En realidad se puede considerar como un subcapítulo sumamente importante de las redes inteligentes, con la característica de que estas tributan a una cierta región del país, sin la necesidad de aportar electricidad a una red central. El análisis casuístico de las posibilidades de las microrredes inteligentes puede aportar un importante incremento de la penetración global del país.
14. Disminuir consumos y despilfarros en horas vespertinas nocturnas. Ajustar las tarifas en horas de pico fatal. Es un aspecto que tiene muchas aristas, además del despilfarro que desde hace mucho tiempo se combate; tiene que ver también con la extensa temática de la eficiencia energética, la que debe profundizarse en los horarios del pico vespertino nocturno. Sin tratar de agotar el tema, se pueden tomar más medidas, como por ejemplo diferenciar la tarifa eléctrica durante las horas del día, estableciendo el valor más elevado durante las horas del pico fatal; evitar todo tipo de reuniones u otras actividades que se puedan hacer diurnas, sobre todo con utilización de climatizaciones; hacer rutas críticas de las producciones que disminuyan el consumo durante dichas horas, entre otras medidas.
Todo lo anterior tributa al propósito de ir cambiando, a largo plazo y en forma paulatina, la curva de carga en Cuba; siendo la actual muy adversa, además de que también atenta fuertemente contra el aumento estratégico de las instalaciones FV. En otros muchos países existe un pico diurno extenso, durante el cual el costo diurno del kWh del mix es más caro. Lograr la meta de ir cambiando el perfil de la curva de carga brinda la posibilidad de ir aumentando la penetración FV.
En las figuras 1 y 2, la línea continua muestra la situación real actual. La línea punteada señala cómo se debe ir logrando a largo plazo una estrategia que produzca un pico extenso diurno mayor que el vespertino nocturno, como es el caso de la mayoría de los países que logran un mayor desarrollo económico, en los que el costo del kWh del mix en horas diurnas es más caro.
Desarrollar una estrategia integral teniendo en cuenta los factores antes analizados, las FRE y en nuestro caso específico la FV, podría propiciar una penetración mucho mayor, que aporte a la disminución del combustible fósil para la generación eléctrica, e inclusive al desarrollo industrial del país, para contribuir paulatinamente a una independencia energética que lamentablemente no poseemos.
* Doctor en Ciencias y Profesor Titular de la Facultad de Física y el Instituto de Materiales y Reactivos (IMRE), Universidad de La Habana, Cuba.
e-mail: dstolik@fisica.uh.cu
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