Las herramientas digitales ayudarán a que la energía solar fotovoltaica distribuida siga creciendo con fuerza

Emi Bertoli, analista de energía Vida Rozite, analista de políticas energéticas Kartik Veerakumar, analista de energía - Comentario sobre la transición a la energía limpia en Asia - 25 de julio de 2023

IEA (2023), Las herramientas digitales ayudarán a mantener el fuerte crecimiento de la energía solar fotovoltaica distribuida, IEA, París https://www.iea.org/commentaries/digital-tools-will-help-keep-distributed-solar-pv-growing-strongly , Licencia: CC BY 4.0

El despliegue de energía solar fotovoltaica distribuida está aumentando rápidamente. En 2022, la energía fotovoltaica distribuida (o pequeñas instalaciones solares fotovoltaicas que generan electricidad para aplicaciones residenciales, comerciales, industriales y fuera de la red) representó el 48% de las adiciones globales de capacidad solar fotovoltaica, y su crecimiento anual fue el más alto de la historia. Se espera que el crecimiento anual de la energía fotovoltaica distribuida sea aún mayor en los próximos dos años, según la última Actualización del Mercado de Energías Renovables de la AIE. En 2024, se prevé que alcance los 140 gigavatios, un aumento de más del 30% en comparación con los niveles de 2022.

Australia tiene la mayor proporción de energía solar per cápita en tejados del mundo. Con instalaciones en más del 30% de los hogares del país, la capacidad superó los 19 GW en 2022. Los 3 GW estimados de energía fotovoltaica en tejados que se prevé instalar solo este año proporcionarán electricidad a más de 650 000 hogares adicionales, o alrededor del 6% de todos los hogares australianos. residencias. Y se esperan otros 30 GW de desarrollo solar en tejados para 2030.

El despliegue también avanza a buen ritmo en otras regiones. La Unión Europea añadió más de 23 GW de energía solar sobre tejados en 2022. Alrededor de 16 GW de energía fotovoltaica distribuida ya están operativos en la India, que tiene como objetivo alcanzar 500 GW de capacidad instalada de electricidad generada a partir de tecnologías basadas en combustibles no fósiles para 2030. En Brasil, el despliegue fotovoltaico distribuido ha superado las expectativas, con 7,8 GW añadidos el año pasado y cerca de 17 GW de capacidad total instalada.

De cara al futuro, en el escenario de emisiones netas cero para 2050 de la AIE, el número de edificios residenciales en todo el mundo con paneles solares fotovoltaicos se cuadruplica, de 25 millones en 2020 a 100 millones en 2030, y luego se duplica hasta 240 millones en 2050. La energía fotovoltaica distribuida es un pilar de las transiciones a energías limpias en todo el mundo, proporcionando beneficios para los consumidores y el clima. También hay ventajas económicas: la energía solar fotovoltaica en tejados, la tecnología de generación de energía que requiere más mano de obra para su instalación, es un motor para el crecimiento del empleo.

El impulso es sustancial. ¿Qué hay que hacer para garantizar que las redes estén preparadas para un inmenso crecimiento fotovoltaico distribuido?

La creciente adopción de energía fotovoltaica distribuida contribuye a la reducción tanto de las emisiones de dióxido de carbono como de las facturas de los consumidores y puede respaldar la eficiencia del sistema energético. Sin embargo, también aumenta la complejidad de gestionar los flujos de energía y mantener la estabilidad del sistema eléctrico, particularmente en lo que respecta a cómo se distribuye la electricidad. Como resultado, los operadores de sistemas de transmisión y las empresas de distribución necesitan visibilidad sobre dónde están ubicadas las instalaciones y su desempeño a lo largo del tiempo.

La energía fotovoltaica distribuida también requiere herramientas de pronóstico más sofisticadas para tener en cuenta cuánta electricidad se produce a través de la energía fotovoltaica distribuida y se consume localmente, y para tener en cuenta los cambios más importantes en el clima y la cobertura de nubes. Un estudio estadounidense estimó que una previsión errónea de la adopción de la energía fotovoltaica distribuida podría costar a las empresas de servicios públicos 7 millones de dólares por teravatio-hora vendido.

Si el despliegue no se gestiona adecuadamente, pueden producirse problemas técnicos, incluidas perturbaciones en las redes, como violaciones de los límites de tensión a nivel de distribución. O, si la producción fotovoltaica distribuida supera la demanda, el exceso de electricidad podría fluir hacia arriba (de baja a media o alta tensión), dañando las subestaciones y otros activos de la red.

La falta de una gestión adecuada del despliegue e integración fotovoltaica distribuida también puede crear desafíos económicos, tanto para las empresas distribuidoras como para los consumidores de electricidad. Las empresas de distribución reciben una compensación por el costo de mantenimiento, operación e inversión en las redes a través de tarifas y cargos de red, que pagan los consumidores conectados a la red. Si estos cargos no se trasladan adecuadamente a los consumidores que utilizan energía fotovoltaica distribuida, existe el riesgo de discriminación, ya que los consumidores sin energía fotovoltaica distribuida podrían necesitar compensar estos costos mediante tarifas de red más altas y cargos por su parte.

Por lo tanto, el despliegue efectivo de energía fotovoltaica distribuida y la integración a escala requieren redes y herramientas digitales modernas y digitalizadas. Estas innovaciones aliviarán los desafíos de gestionar el aumento de la capacidad fotovoltaica distribuida y al mismo tiempo fomentarán una mayor eficiencia del sistema.

La digitalización ya está respaldada por el imperativo de reducir las pérdidas técnicas y comerciales, optimizar las operaciones comerciales y reducir los costos. Sin embargo, las herramientas para abordar estos problemas pueden no ser adecuadas para facilitar la integración de la energía fotovoltaica distribuida en la combinación de suministro. Los enfoques específicos de la energía fotovoltaica son esenciales, como combinar el exceso de generación solar fotovoltaica durante el día con los vehículos eléctricos mediante una carga inteligente o combinar la energía fotovoltaica distribuida con el almacenamiento en baterías. Estas soluciones pueden evitar la reducción de la generación fotovoltaica, reducir los picos de carga y optimizar el gasto para reforzar las redes eléctricas.

Las herramientas disponibles también incluyen registros fotovoltaicos distribuidos digitalmente, a los que los usuarios pueden acceder a través de portales y aplicaciones en línea. Estos registros proporcionan la información necesaria para implementar mejor la energía fotovoltaica distribuida y gestionar el sistema eléctrico en general.

Los inversores inteligentes convierten la corriente continua de los paneles fotovoltaicos en la corriente alterna que necesitan las redes eléctricas y pueden ajustar automáticamente la salida para mantener la estabilidad de la red. Estos inversores pueden admitir el control de voltaje y frecuencia, reducir las pérdidas de energía, permitir una gestión granular de los recursos y permitir una identificación más efectiva de fallas y la posterior restauración del servicio. Un estudio realizado en California estimó que los inversores inteligentes podrían generar hasta 1.400 millones de dólares en ahorros anuales al aumentar la confiabilidad, la calidad de la energía y la eficiencia del sistema. Otro estudio realizado en Australia estimó que acoplar inversores inteligentes con baterías de almacenamiento de tamaño óptimo podría reducir la reducción de energía en un 47%.

Las herramientas digitales para analizar datos de medidores inteligentes bidireccionales (que miden tanto los flujos de electricidad desde la red a los consumidores como desde la energía fotovoltaica distribuida a la red) pueden ayudar a detectar la ubicación de las instalaciones fotovoltaicas distribuidas y proporcionar visibilidad sobre los patrones de generación y consumo de los clientes. Esto puede respaldar mejor la asignación de tarifas y cargos de red y ayudar a las empresas de distribución y a los operadores de sistemas de transmisión a mejorar la previsión y la eficiencia del sistema. Estas herramientas también permiten a los propietarios de energía fotovoltaica distribuida responder a incentivos en tiempo real, proporcionar servicios a la red y participar en transacciones entre pares. Un proyecto piloto en Australia demostró que la generación pronosticada utilizando métodos tradicionales era 200 MW mayor que la generación casi en tiempo real pronosticada utilizando datos granulares de medidores inteligentes. Cuando se combina con mensajería en tiempo real, resultó en una reducción del 35 % en las facturas de energía.

Los formuladores de políticas y los reguladores cuentan con una variedad de medios para aprovechar la digitalización con el fin de mejorar la gestión del crecimiento de la energía fotovoltaica distribuida y desbloquear todo su potencial en apoyo de la transición a la energía limpia.

Las medidas pueden incluir mandatos para crear registros a nivel de servicios públicos, estatales o nacionales de sistemas fotovoltaicos distribuidos, como se ve en Australia, el Reino Unido y California en los Estados Unidos. También puede ser necesaria la adopción de inversores inteligentes, como en Australia, Italia y los estados estadounidenses de California, Hawaii y Nuevo México, mientras que Brasil e India discuten medidas similares. Por último, los mandatos pueden respaldar el despliegue de contadores inteligentes para instalaciones fotovoltaicas distribuidas y la creación de plataformas para gestionar, compartir y analizar datos.

Los formuladores de políticas pueden fomentar vínculos institucionales más fuertes y una planificación más coordinada entre los operadores de sistemas de transmisión y las empresas de distribución, clave para integrar mayores proporciones de energía fotovoltaica distribuida. Esto también facilitaría la adopción de una planificación integrada del sector energético que utilice una gama más amplia de conjuntos de datos en tiempo real y análisis avanzados.

Los formuladores de políticas y los reguladores pueden utilizar herramientas digitales para desarrollar incentivos financieros, como señales de precios minoristas que prioricen la maximización del autoconsumo individual o colectivo, especialmente en las horas pico. También pueden permitir que la energía fotovoltaica distribuida proporcione servicios auxiliares a los sistemas eléctricos, ayudando a la red eléctrica a mantener el equilibrio entre generación y demanda. Al proporcionar dichos servicios, los propietarios o agregadores de energía fotovoltaica distribuida (entidades que gestionan una cartera de múltiples recursos distribuidos para ofrecer servicios como flexibilidad a los sistemas eléctricos) pueden recibir una remuneración por dichos servicios. Los formuladores de políticas también pueden promover modelos de negocios innovadores que permitan comunidades energéticas y el comercio entre pares de energía fotovoltaica distribuida entre consumidores y proconsumidores (consumidores que también generan electricidad).

El despliegue de energía fotovoltaica distribuida se está expandiendo rápidamente, acelerando la transición a la energía limpia y al mismo tiempo exige un mayor enfoque en cómo gestionar este crecimiento. La digitalización, una parte integral de la formulación de políticas energéticas, garantizará que se gestionen los riesgos emergentes del rápido despliegue fotovoltaico distribuido y se aprovechen plenamente los beneficios.

La AIE, en el marco de su Iniciativa de Redes Eléctricas Digitales Impulsadas por la Demanda (3DEN), está trabajando con países de todo el mundo para fortalecer la conciencia, mejorar el conocimiento y desarrollar capacidades, lo que lleva a políticas nuevas y mejoradas para apoyar el despliegue y el uso de tecnologías digitales para el transición a energías limpias. Se pueden encontrar más detalles en el informe emblemático de la iniciativa, Cómo desbloquear oportunidades de redes inteligentes en mercados emergentes y economías en desarrollo, que se dio a conocer en un evento especial sobre digitalización para la eficiencia, la resiliencia y la descarbonización en junio.

Este trabajo forma parte de la Iniciativa de Redes Eléctricas Impulsadas por la Demanda Digital, respaldada por el Programa de Transiciones a Energías Limpias, la iniciativa emblemática de la AIE para ayudar a los sistemas energéticos de todo el mundo a avanzar hacia un futuro seguro y sostenible para todos.

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