EPRI destaca el valor que estar conectado a la red eléctrica aporta a sus usuarios frente a alternativas de sistemas aislados

1. Ante el desarrollo que está teniendo la generación distribuida, EPRI ha publicado un informe y un video en los que analiza la viabilidad económica de los sistemas aislados equipados con paneles solares y baterías de almacenamiento.

Desde principios del siglo XX el modelo eléctrico tradicional consistía en una generación eléctrica centralizada. Este modelo emergió debido a los beneficios ofrecidos por económicas de escala y una mayor especialización de la industria, permitiendo garantizar el suministro de electricidad a los consumidores a un precio asequible.

No obstante, las mejoras tecnológicas y la reducción del coste de los módulos solares han contribuido al desarrollo que ha tenido la energía solar y la generación distribuida en los últimos años. Como indica Bloomberg New Energy Finance, el coste del módulo solar fotovoltaico se ha reducido a un 1/150 desde la década de los 70, mientras que la capacidad total instalada ha incrementado en el mismo periodo 115.000 veces.

Este desarrollo de la generación distribuida, junto con los avances realizados en las baterías, plantea la posibilidad de desconectarse de la red y establecer un sistema aislado. Con el objetivo de analizar la viabilidad económica de esta alternativa, EPRI (Electric Power Research Institute) ha publicado el estudio “Residential Off-Grid Solar + Storage Systems; A Case Study Comparison of On-Grid and Off-Grid Power for Residential Consumers” y el vídeo “The Integrated Grid: Enabling High Reliability for Consumers”.

1. Para ello, pone en valor los servicios adicionales que la red eléctrica ofrece a los usuarios más allá del suministro eléctrico, ya que generalmente son ignorados en los análisis económicos comparativos.

En primer lugar, el estudio pone en valor los servicios adicionales que la red eléctrica presta a sus usuarios, más allá del suministro eléctrico, y que al haber sido disfrutados de forma inadvertida por los usuarios, se han dado por supuestos y pasados por alto:

• Fiabilidad: uno de los principales atributos que la red aporta a sus usuarios es, precisamente, su fiabilidad. Los consumidores conectados a la red cuentan con la tranquilidad de disponer de energía eléctrica de calidad en el momento en el que la precisen. Esto es consecuencia de una mejor utilización de los activos existentes gracias a la redundancia y a la diversidad de las fuentes de suministro. Además la agregación de varios puntos de consumo reduce la volatilidad e incrementa la predictibilidad de la curva de la demanda, mejorando el funcionamiento del sistema eléctrico.
• Potencia de arranque: la red eléctrica es capaz de dar respuesta a los picos de corriente que se generan en el momento de encender los diferentes electrodomésticos del hogar. Estos dispositivos requieren una gran cantidad de energía durante un breve espacio de tiempo para ponerse en marcha.
• Calidad de onda: la red proporciona corriente alterna con una forma de onda de alta calidad que asegura el buen funcionamiento de los equipos conectados, evitando calentamientos, ruidos y desgaste.
• Eficiencia: la red eléctrica permite conectar multitud de puntos de generación con multitud de puntos de consumo. Esto permite la utilización de los medios de generación más eficientes, evitar el desaprovechamiento de recursos renovables y reducir la potencia de respaldo necesaria. Si todos los puntos de consumo estuviesen aislados y alimentados sólo con medios propios, la potencia de respaldo total necesaria sería mucho mayor y se desperdiciaría energía renovable cuando localmente no pudiese ser aprovechada.
• Transacciones de energía: la red eléctrica permite a los usuarios conectados con capacidad de generación local vender su energía sobrante recibiendo una retribución que marque la regulación o, en su caso, negociada en el mercado.

Dado que hoy en día la mayoría de los costes asociados a la infraestructura de la red y otros servicios del sistema vienen repercutidos sobre el consumo de energía del cliente, los consumidores con capacidad de generación local y conectados a la red disfrutan de estos servicios pagando menos por ellos gracias a que el consumo de energía que toman de la red es menor.

1. Debido al necesario sobredimensionamiento de la instalación para ofrecer los servicios equivalentes que proporciona la red, el coste de suministro en los sistemas aislados sería 10 veces superior a la red eléctrica. 

Para realizar el estudio EPRI utiliza datos reales de consumo de una vivienda de 300 m² en Montgomery, Alabama, EEUU con un consumo medio mensual de 1,2 MWh. Se consideran hipótesis de costes de 1,86 $/W para los paneles y 1000 $/kWh para las baterías. En el modelo, la vivienda se desconecta totalmente de la red y la capacidad de generación local es dimensionada para disponer tanto de la energía, como del resto de servicios que la red eléctrica presta al consumidor.

EPRI calcula el coste mínimo del sistema aislado. Este mínimo se consigue sobredimensionando tanto los paneles solares como las baterías. Así, para obtener una fiabilidad equivalente a la que proporciona la red eléctrica, el coste unitario no podría ser menor de  1.200 $/MWh, es decir, 10 veces superior al usuario que se mantiene conectado a la red (su coste unitario de la energía es de 120 $/MWh). Incluso en el caso de que el usuario esté dispuesto a soportar una menor fiabilidad (de sólo el 80%), el coste unitario de la energía no podría ser menor que 630 $/MWh, todavía 5 veces superior al usuario conectado a la red, que disfrutaría de todos los servicios ofrecidos por la red eléctrica.

El estudio también analiza distintas alternativas que estarían a disposición del usuario para intentar reducir el coste del sistema aislado. Si se aplicaran medidas de flexibilidad de demanda, se reduciría el coste en un 12% gracias a un menor número de baterías. Por otro lado, si se complementara el sistema aislado con grupos electrógenos de gasolina, el coste de la energía unitaria se reduciría hasta los 510 $/MWh, aún 5 veces superior al coste medio de la electricidad para los usuarios conectados.

1. Como consecuencia de sobredimensionar la instalación solar, estos sistemas podrían llegar a desperdiciar más del 70% de la electricidad generada.

El estudio también concluye que debido al sobredimensionamiento de la instalación para asegurar un nivel razonable de fiabilidad hay una gran cantidad de energía desperdiciada si no se está conectado a la red eléctrica. Para sistemas con fiabilidades similares al de la red eléctrica, habría unas pérdidas superiores al 70% de la energía generada. Incluso en el caso de que la fiabilidad sea menor (80% de fiabilidad) se desperdiciaría más del 40% de la generación.

Figura 1. Energía consumida y sobrante para diferentes niveles de seguridad de suministro, kWh/año (fuente: Electric Power Research Insittiude, EPRI)

Finalmente EPRI calcula el valor económico de reconectar el sistema aislado  a la red para vender la energía sobrante. Esto conllevaría un coste mensual de 40 €/mes, equivalente al pago medio en EEUU por las infraestructuras de redes eléctricas El consumidor obtendría de esa reconexión un incremento del valor actual neto de su instalación que se situaría entre 25.000 $ y 85.000 $, según el precio de venta considerado.

Con este último análisis económico, EPRI demuestra que las soluciones aisladas de la red tenderían de manera natural a reconectarse para obtener esa revalorización, proveniente del enorme valor que las redes aportan a sus usuarios.