Para el buen diseño de centrales hibridas de energía eólica y fotovoltaica resulta muy conveniente entender en primer lugar los motivos económicos y estratégicos que provocan su fuerte demanda actual en el mercado energético nacional.A tal efecto, es muy conveniente conocer bien las capacidades de evacuación presente y futura de la red eléctrica, tanto de distribución como de transporte. Y, por supuesto, el estado actual de las solicitudes del acceso y conexión, en generación con eólica y solar fotovoltaica.
Si acudimos por ejemplo al website de Red Eléctrica de España (REE), encontraremos las cifras del acumulado en GW de potencia nominal actualizado a última fecha disponible.
Ilustración 1: estado del acceso y conexión de la generación renovable eólica y solar fotovoltaica. Fuente: https://www.ree.es/es/clientes/datos-acumulados-generacion-renovable
Entre las razones que la propia REE aduce para denegar el permiso de acceso a más de 116 GW de solicitudes de generación se encuentran (1) que no hay capacidad en el nudo solicitado o (2) que se solicitó el acceso en una subestación no incluida en la planificación vinculante.
Podemos ampliar el detalle de esta información acudiendo dentro de la misma web por ejemplo al Estado de las Solicitudes de acceso y conexión a la red de transporte.
Ilustración 2: Estado de las solicitudes de acceso y conexión a la red de transporte. Fuente https://www.ree.es/es/clientes/generador/acceso-conexion/conoce-el-estado-de-las-solicitudes
De estas cifras no es difícil deducir que los puntos de acceso a la red son limitantes y, además, si pensamos en las horas 8.760 horas del año, que están parcialmente utilizados por la propia naturaleza del recurso eólico o solar en comparación con las centrales de generación de base.
Pensando en mejorar esto, a muchos les surge el concepto de hibridación.
Definiendo la hibridaciones: conceptos técnicos frente a conceptos legales
En una primera aproximación, se trataría de combinar distintas tecnologías de generación eléctrica y almacenamiento entre sí para aprovechar mejor la capacidad de exportación de energía de un determinado punto de acceso a la red.
Desde el punto de vista técnico, analizar los recursos disponibles en cada lugar y conocer bien el estado del arte de la tecnología es lo que cuenta.
Pero no podemos obviar los condicionantes y lo que permite la legislación. Por ello conviene repasar tanto su contenido como que motivó su publicación en el BOE.
Así, en el BOE del 1 de abril de 2017 se publicaba por ejemplo el RD 359/2017, con el anuncio de 3.000 MW en una de las nuevas subastas de potencia renovable de los últimos años. En su preámbulo se decía: “España alcanzó en 2014 un 17,3% de consumo de energía renovable sobre el consumo de energía final, superando en 5,2 puntos el objetivo previsto para ese año (12,1%). En el momento actual, ante la previsión del crecimiento del consumo de electricidad del entorno del 0,8% anual hasta el 2020 y la necesidad de cumplimiento del objetivo europeo fijado en el 20% de energía renovable sobre consumo de energía final en 2020, se hace necesario un impulso a la penetración de nueva capacidad renovable en el sistema eléctrico”
Más recientemente, en el PNIEC (Plan Nacional Integrado de Energía y Clima, 2021-2030) presentado por España en el mes de febrero de 2020 a la Comisión Europea se planteaban los siguientes objetivos para el desarrollo nacional de las energías renovables durante el periodo 2021-2030:
- 42% de renovable sobre uso final de la energía
- 74% de energía renovable en generación eléctrica
- 40% reducción de emisiones gases de efecto invernadero respecto a 1990
Sobre cómo hacerlos realidad encontramos la respuesta también en la normativa (RD-Ley 23/2020, de 23 de junio):
- Aprovechando “… la reducción de los costes experimentada por la tecnología fotovoltaica,..“
- Estableciendo “…nuevos mecanismos de impulso que permitan dotar a las instalaciones renovables de un marco retributivo predecible y estable, de forma, que se favorezca su desarrollo.”
- Y para que a los comensales a este festín renovable no se les ‘haga bola’ como a nuestros hijos “el plan define una serie de objetivos intermedios para la cuota de participación de las energías renovables, situándola en un 24% para el año 2022 y un 30% para el año 2025.”
- “En el periodo 2020-2022 el parque renovable deberá aumentar en aproximadamente 12.000 MW y para el periodo 2020-2025 en el entorno de 29.000 MW, de los que aproximadamente 25.000 MW corresponden a tecnología eólica y fotovoltaica.”
Con estos conceptos de partida claros, abordemos la normativa de referencia ordenada según su cronología de publicación:
- Real Decreto 1955/2000, de 1 de diciembre, que sentó las bases para toda la normativa posterior entrando prácticamente en todas las actividades posibles del sector eléctrico. Por ejemplo, establece el trámite preceptivo del Proyecto de Autorizaciones Administrativas Previa y para Construcción.
- Real Decreto-ley 9/2013, de 12 de julio, que trajo un nuevo escenario favorable para la producción de energía eléctrica a partir de fuentes renovables.
- Ley 24/2013, de 26 de diciembre, del sector eléctrico. Otro empujón a las renovables con un régimen retributivo basado en el mecanismo de concurrencia competitiva.
- Real Decreto 413/2014, de 6 de junio, un nuevo avance sobre el anterior RDL 9/2013, que estableció el régimen jurídico y económico de instalaciones de producción mediante renovables, cogeneración y residuos.
- Orden TEC/1281/2019, de 19 de diciembre, que aprobó las necesarias instrucciones técnicas complementarias al Reglamento unificado de puntos de medida.
- Real Decreto-ley 23/2020, de 23 de junio, la antes mencionada que también estableció la moratoria para solicitar nuevos puntos de acceso, buscando aunar la viabilidad técnica a la solidez de los proyectos. Aquí encontraremos los hitos administrativos para la autorización de los proyectos.
- Real Decreto 647/2020, de 8 de Julio, sobre los códigos de red, ayudó a gran parte del proceso de conexión, puesta en servicio y también de operación de las instalaciones.
Y mucho más recientemente:
- Real Decreto 1183/2020, de 29 de diciembre, dando cabida a la hibridación renovable de una instalación que ya tenga derecho a la percepción del régimen retributivo específico, así como su mecanismo de retribución.
- Y la Circular 1/2021, de 20 de enero de la Comisión Nacional de los Mercados y la Competencia con la metodología de conexión a las redes y a la que se hace referencia reiteradamente en el RD 1183/2020
Para evitar omisiones y malentendidos, conviene recodar al lector que consulte las versiones consolidadas de toda esta legislación.
Para una buena receta de hibridación conviene comprar estos ingredientes en el mercado eléctrico local, (1) un conocimiento fiable de la potencia instalada por zonas y por nodos de red, que dependerá de cómo haya sido el desarrollado las energías renovables en los últimos años, (2) las condiciones técnico-económicas de la red de eléctrica existente y prever las mismas futuro, (3) el estado del arte de la tecnología eólica o fotovoltaica y por último (4) la legislación de cada país.
En Australia, por ejemplo, se hibrida eólica con FV, aunque actualmente la legislación prima FV con almacenamiento con litio. En Sudáfrica, el último programa del gobierno llamado Risk Mitigation IPP Procurement Programme (RMIPPPP) ha declarado entre sus ‘preferred bidders’ centrales híbridas eólica con FV y almacenamiento con baterías en competencia directa de costes y gestionabilidad con centrales de gas.
Con esa óptica, en España el planteamiento con más recorrido se basa actualmente en la construcción de nuevas plantas FV a hibridar con parques eólicos ya existentes.
Al amparo de la más reciente legislación, se permite que el conjunto formado por una planta fotovoltaica y un parque eólico compartan punto de acceso a la red. Lo cual supone aprovechar de infraestructura conexión a red existente y maximizar la energía generada.
Y es que al sumar las energías con origen en el sol y en el viento tendremos mayor potencia disponible en un mismo punto de acceso, tanto de forma estacional en el año como en la escala diaria en horas de luz y de noche, de modo que se estabiliza la curva de generación y se maximiza la energía entregada a la red.
Es sabido que la producción eólica tiende a ser mayor en invierno, justo cuando la producción solar decae, y al revés, conforme llega verano crece la fotovoltaica y suele haber menos energía eólica disponible (ilustración 3).
Ilustración 3 – Ejemplo Teórico de Producciones Mensuales de Energía (MWh). Fuente: interna EAI
En la escala diaria, ambos módulos de generación, como los llama la legislación, también se complementan en promedio. Según vemos en el ejemplo de la ilustración 4 la eólica tiene mayor producción hacia la tarde-noche.
Ilustración 4- Ejemplo Teórico de Factor Capacidad Diario. Fuente: interna EAI
Obviamente la ingeniería debe estudiar muy bien las particularidades de cada zona geográfica y de cada emplazamiento concreto para garantizar al máximo la complementariedad de recursos, que la manera en que se hibridan estos módulos de generación supone una mejora sustancial y que el aprovechamiento de la infraestructura de evacuación existente es óptimo.
Nuevos parques FV a hibridar con parque eólicos ya existentes
Entre las condiciones de contorno y de diseño a tener en cuenta se admite que exista los que se denomina curtailment, y que no es más que un factor limitante sobre la generación fotovoltaica por el valor de la potencia del punto de acceso del PE que se va a compartir. Pues habrá momentos a lo largo del año en que la producción del módulo fotovoltaico se verá limitada por la entrega máxima del módulo eólico.
Desde Empresarios Agrupados aportamos servicios de ingeniería tendentes a resolver los siguientes aspectos:
- Determinación de la máxima potencia fotovoltaica con que se puede hibridar sobre el estudio de las generaciones de ambos módulos en el periodo de tiempo adecuado.
- Los parámetros del sistema de control y del sistema de medida entre ambos módulos, para asegurar que se cumple con lo establecido en la normativa de referencia.
- El cumplimiento de código de red, como por ejemplo en los requerimientos de energía reactiva, frecuencia o tensiones. Y aquí es muy importante conocer que aspectos se deben analizar en conjunto y cuales a nivel individual de cada módulo de generación.
- Cómo afrontar la ingeniería de tramitación administrativa del proyecto de hibrido, como y cuando solicitar la DIA (Declaración de Impacto Ambiental) o la AAC (Autorización Administrativa de Construcción) por poner dos ejemplos.
Como hemos visto, el desarrollo de renovables en España tiene entre sus puntos críticos a la situación de las solicitudes de acceso, por lo que conviene y mucho potenciar la hibridación. Pero no lo lograremos sin la experiencia y el conocimiento técnico que nos garanticen no llegar a conclusiones equivocadas, que penalizarían tanto el modelo financiero de un inversor como los costes y el esquema temporal de desarrollo del proyecto.
Adicionalmente, el hecho de que la legislación sea relativamente reciente no ayuda a quien se enfrenta sin la debida colaboración a un diseño híbrido eólico fotovoltaico.
Como botón de muestra, el RD 413/2014 ya estableció que la competencia administrativa para instalaciones peninsulares de potencia superior a 50 MW en la Dirección General de Política Energética y Minas. El nuevo RD 1183/2020 establece ahora que las instalaciones se pueden componer de módulos de generación (fotovoltaica + eólica, en nuestro caso de estudio). Sobre esta base, una instalación un módulo nuevo de 26 MW de energía fotovoltaica ¿puede tramitarse en la Comunidad Autónoma si, por ejemplo, está destinado a hibridar con otro eólico existente de 30 MW?; o, por el contrario, ¿ha de tramitarse en el Dirección General porque la suma de ambos módulos excede de 50 MW?
A mayores, recurra a empresas de ingeniería con experiencia y referencias en proyectos híbridos con un equipo de profesionales cualificados, que cubran un amplio espectro de disciplinas de ingeniería orientados fundamentalmente a garantizar el éxito de su proyecto de inversión, desarrollo o construcción.
Artículo escrito por:
José Antonio Brodard
Director de Desarrollo de Negocio Renovables en Empresarios Agrupados Internacional
