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¿Es la información climática el viento de cola que necesita el sector de las energías renovables?

¿Es la información climática el viento de cola que necesita el sector de las energías renovables?
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Las renovables tendrán un papel protagonista en el mundo poscoronavirus gracias a los planes que buscan reactivar y descarbonizar la economía. Tanto el sector de las energías limpias como los operadores de redes eléctricas cada vez son más conscientes de que el uso de la información climática puede ayudar a optimizar la producción de energía.

El año 2019 fue particularmente brillante para los europeos: el continente no disfrutaba de tantas horas de sol anuales desde, al menos, los comienzos de la década de 1980. Y no lo fue menos para el sector de la energía solar, ya que su capacidad de generación de energía se multiplicó por más de dos en relación con 2018, lo que supone su mayor incremento en una década. Las energías renovables toman cada vez más impulso: en 2019 establecieron un récord histórico al alcanzar una cuota del 34,6 % del total del suministro de electricidad en la UE. Y aunque la pandemia por COVID-19 ha puesto freno al desarrollo de nuevas instalaciones de energías limpias, en Europa las renovables se están convirtiendo en la industria clave para reactivar la economía y llevar a la práctica sus recientemente actualizadas ambiciones de cortar las emisiones en un 50-55 % para 2030. Así que el sector se ha embarcado en una doble misión: convertirse en el protagonista absoluto del sistema energético y pasar a ser más fiable y eficiente; y todo esto en medio del cambio climático, que trae consigo nuevas contingencias.

Fuentes: Datos de EUROSTAT hasta 2017; cálculos para 2018 y 2019 de Agora Energiewende y Sandbag; proyecciones para 2030 de «Long Term Strategy», Comisión Europea 2018.

«La transición ecológica es uno de los principales pilares del plan de recuperación propuesto por la Comisión Europea a finales de mayo», comenta la comisaria europea de Energía, Kadri Simson. «El Pacto Verde Europeo es nuestra estrategia para alcanzar la neutralidad climática en 2050, a la vez que hacemos la economía europea más competitiva», añade. Según la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA, por sus siglas en inglés), la UE puede incrementar significativamente la cuota de renovables en su matriz energética y conseguir beneficios. El desplome de los costes tecnológicos apunta en esa dirección, y, aunque se han rebajado las predicciones que apuntaban a que 2020 sería un año de récord para las renovables, se espera que el sector de la energía de bajas emisiones de carbono se recupere y se vea reforzado por la caída en la demanda de petróleo y gas, que se espera que continúe tras la pandemia.

Sin embargo, aunque las renovables podrían ser resistentes a las perturbaciones económicas, necesitan seguir probando su resiliencia con respecto a los cambiantes patrones del clima y al aumento en la frecuencia de algunos eventos climáticos extremos. Los cambios en las temperaturas, las precipitaciones, la radiación, el nivel del mar, las partículas en el aire y eventos extremos como las olas de calor, inundaciones y sequías pueden afectar tanto a la producción de energías renovables como a las infraestructuras y tener un impacto en la demanda de energía.

La energía hidroeléctrica europea continúa experimentando rendimientos a la baja. Según Agora Energiewende, el año pasado la producción total se redujo en un 6 % a causa de una disminución de las precipitaciones y un aumento de las temperaturas. Las olas de calor acompañadas de la falta de lluvias recurrente que han experimentado Francia, España, Italia y Portugal mermaron los niveles fluviales durante la primavera y el verano, como reflejaba el análisis sobre descarga fluvial del informe «Estado del Clima en Europa 2019». Algunos científicos estiman que los patrones cambiantes de precipitaciones y temperaturas podrían mejorar el potencial de la producción hidroeléctrica en el norte de Europa y reducir la producción en el sur.

Fuente de los datos: Descarga fluvial según el modelo del Servicio de Gestión de Emergencias de Copérnico. Crédito: Servicio de Gestión de Emergencias de Copérnico / ECMWF.

Aunque las predicciones sobre la velocidad del viento siguen siendo inciertas, se sabe que pequeños cambios en esta pueden influir considerablemente en la producción de electricidad. En 2018, la falta de viento durante la época estival provocó que la producción llegase a estar un 20 % por debajo de lo habitual. Los eventos climáticos extremos y el aumento del nivel del mar pueden afectar a la infraestructura eólica terrestre y marina. La energía solar también se enfrenta a variables climáticas inciertas, y algunos estudios predicen que la mayor radiación solar en Europa (de hasta un 10 %) traerá consigo mayor producción. Sin embargo, un futuro más cálido podría contrarrestar ese efecto, ya que los paneles fotovoltaicos (FV) pierden eficiencia con el aumento de las temperaturas.

Fuente: Registro de datos climáticos de EUMETSAT CM SAF (horas de sol). Crédito: Servicio de Cambio Climático de Copérnico (C3S) / EUMETSAT CM SAF / DWD.

«Las investigaciones muestran que se experimentarán extremos climáticos con más frecuencia, pero ¿cuánto exactamente? Esta es una pregunta muy importante para ofrecer fuentes de energía renovable fiables» dice Colin McKinnon, director general del Institute for Environmental Analytics (IEA). «Los datos climáticos son esenciales para evaluar nuestras necesidades energéticas y nuestra capacidad de producción, especialmente en el sector de las renovables», afirma, por su parte, la comisaria Simson.

Los productores de energías renovables deben gestionar la incertidumbre climática durante toda la vida de sus proyectos, y contar con información climática se está convirtiendo en algo esencial para incrementar la cuota de las renovables dentro de la matriz energética. Los operadores de redes eléctricas necesitan ser capaces de prever los extremos climáticos que afectan al tendido eléctrico, como inundaciones, vendavales, olas de calor o nieve, y equilibrar el suministro y la demanda dependiendo de las condiciones climáticas que influyen en la producción y consumo de energía.

Según el equipo climático de la compañía española Iberdrola, que cuenta con una amplia gama de proyectos de energías renovables en toda Europa, «La información climática es una aportación clave que hay que tener en cuenta para tomar decisiones en las diferentes etapas de los proyectos». La compañía combina mediciones in situ con información climática a corto y largo plazo en todos los lugares donde tiene proyectos. Por ejemplo, en el caso de la energía eólica, Iberdrola usa datos y modelos climáticos para decidir cuáles son los mejores lugares para instalar turbinas y para estimar la capacidad de producción que estas tendrán durante su vida útil.

«Los datos climáticos se aplican a modelos para calcular el consumo y la generación de energía en instalaciones solares, eólicas, hidroeléctricas y térmicas, que se usan después en modelos de sistemas eléctricos para estudiar la idoneidad de la composición de la matriz energética», comenta el Dr. Gabriel Bareux, director adjunto de información y sistemas de comunicación de RTE, el operador del sistema eléctrico francés. «Los componentes de las infraestructuras tienen que durar 80 años, así que es muy importante estudiar qué riesgos potenciales futuros pueden tener las instalaciones actuales, a la vez que se evalúan cuidadosamente los recursos del mañana, que se gestionarán bajo condiciones climáticas diferentes», añade.

«Imaginemos que queremos construir un parque solar», dice el Dr. Etienne Wey, director general de Transvalor, empresa que ofrece, entre otras cosas, servicios de información meteorológica y de radiación solar. «El banco nos financiará basándose en estimaciones de cuánta energía produciremos en los próximos 20 años. Hace cinco años, el nivel de incertidumbre a la hora de construir un nuevo parque solar no era tan importante, porque el precio que los gobiernos y operadores eléctricos estaban dispuestos a pagar por el kilovatio/hora era mucho más alto que el actual. Hoy en día, el mercado es muy competitivo, así que cualquier incertidumbre importante puede marcar la diferencia entre las ganancias y las pérdidas», añade.

«El uso de datos climáticos en el sector energético se ha vuelto más habitual en los últimos 5 años», explica el Dr. Alberto Troccoli, director fundador del Consejo Mundial de Energía y Meteorología (WEMC, por sus siglas en inglés). El WEMC está liderando el servicio operativo para el sector energético del Servicio de Cambio Climático de Copérnico (C3S), que ofrece información climática útil, casi en tiempo real, para los integrantes de esta industria.

Las observaciones climáticas del pasado son una de las fuentes de información más habituales para modelar sistemas eléctricos; estudiar eventos pasados como olas de calor o de frío y su impacto, por ejemplo, en la energía eólica y solar puede dar pistas sobre lo que podría ocurrir en situaciones similares en el futuro. «Este es un buen enfoque para tener una visión del futuro próximo, pero debido a las crecientes evidencias del cambio climático, usar información del pasado para proyecciones de futuro excluye información importante», dice el Dr. Bareux de RTE. «Por ejemplo, la ola de calor de 2003, que batió récords históricos, se podría convertir en la nueva normalidad para 2050. Es clave tener esto en cuenta para simulaciones del sistema energético del futuro» añade el Dr. Bareux.

El servicio de C3S ofrece registros históricos, predicciones estacionales, proyecciones plurianuales e indicadores energéticos. «Contamos con modelos que estudian cómo se verá afectada la demanda por el clima», afirma el Dr. Troccoli. «En Europa, las temperaturas están aumentando en casi todos los países, y esto es algo que condicionará la demanda, aunque los patrones de uso cambiarán», añade. «El alcance de la variabilidad climática también está cambiando, y los modelos pueden ofrecer información sobre los períodos en los que algunas de las fuentes energéticas tendrán más variabilidad que otras».

El servicio dibuja un mapa de la variabilidad climática y energética en todo el continente. Los datos climáticos ayudarán a los integrantes del sector energético a anticipar cambios provocados por el clima en esta industria (p. ej., olas de frío y de calor, sequías), así como a analizar cómo condicionarán las temperaturas la demanda de electricidad en todo el continente y la relación de esto con la variabilidad en la producción de energías renovables.

Un ejemplo de cómo se representan los escenarios de energía solar para las próximas décadas en el demostrador preoperativo de energía del Servicio de Cambio Climático de Copérnico.

La información climática puede ayudar a los Gobiernos y a los productores de energía a decidir la combinación adecuada de renovables que incluyen en sus sistemas eléctricos. Como preámbulo de su servicio, C3S lanzó en 2017 el proyecto del demostrador de las Matrices Energéticas Climáticas Europeas. «Ayuda a evaluar si las diferentes matrices de suministro de energía en Europa responderán bien a la demanda, y se centra en el papel que juega el clima en la combinación de las fuentes de energía», afirma Colin McKinnon de IEA, que ha desarrollado el proyecto para C3S. Su proyecto más reciente con C3S está enfocado en el desarrollo de normas «resistentes al clima» para las infraestructuras, lo que ayudará a los ingenieros, arquitectos y autoridades normativas a asegurarse de que sus iniciativas, incluyendo los proyectos de energías renovables, puedan afrontar los retos que presenta la variabilidad climática y los peligros relacionados con los eventos climáticos extremos.

«Mientras las renovables aumentan su cuota y la electrificación incluye otros usos finales (transporte, calefacción, refrigeración, etc.), hay nuevas aplicaciones donde los datos climáticos pueden jugar un papel importante», afirma el equipo de Iberdrola. Los datos podrían, por ejemplo, ayudar a analizar cómo se pueden combinar diferentes tecnologías de almacenamiento de electricidad durante una ola de calor para maximizar así la producción y satisfacer la creciente demanda de energía.

¿Y cuál sería el próximo reto por superar para establecer las certezas que necesitan los productores de energías renovables y las redes eléctricas? El Dr. Bareux comenta: «Ofrecer datos climáticos en intervalos de una hora es de vital importancia para el sistema energético, ya que los modelos de sistemas eléctricos utilizan referencias horarias». Según explica, las simulaciones climáticas están disponibles en intervalos diarios o de múltiples horas, así que los usuarios interpretan los datos climáticos por su cuenta, aunque quizás no estén equipados para ello. Contar con un procedimiento estandarizado que todos los usuarios puedan usar podría ser la solución.