Redes inteligentes

La eliminación progresiva de los combustibles fósiles exige una ampliación masiva de la electricidad renovable, pero la red que canaliza la energía de los productores a los consumidores no está preparada para este aumento. Estas complejas redes, formadas por centrales eléctricas, líneas de transmisión e infraestructuras de distribución, se construyeron en otra época en la que las fuentes de energía centralizadas, principalmente centrales de carbón y gas, proporcionaban un flujo unidireccional de energía a puntos de consumo individuales. Esta estructura tiene una flexibilidad limitada para tecnologías renovables emergentes o cambios rápidos en la distribución a través de la red.

«En cierto sentido, una red es una máquina realmente compleja y a gran escala», afirma el profesor Phil Taylor, vicerrector de investigación y empresa de la Universidad de Bristol y director del EPSRC Supergen Energy Networks Hub, un consorcio de investigación del Reino Unido. «En otros aspectos, es realmente muy básico ya que durante muchos años no necesitó ser más sofisticado».

La financiación pública para redes ha crecido al mismo ritmo que su complejidad. Se calcula que en 2023 se invirtieron 310.000 millones de USD en redes eléctricas en todo el mundo, un 5% más con respecto al año anterior, lo que convierte a las redes en el tercer sector de mayor inversión en la transición energética mundial, después del transporte electrificado y las energías renovables.BloombergNEF, «Tendencias de inversión en transición energética 2024» El aumento de la inversión se ha centrado en las energías renovables y la tecnología inteligente. El mayor inversor fue EE.UU., que aportó 87.000 millones de USD destinados a aumentar la resiliencia de la red frente a amenazas medioambientales y a mejorar las redes de distribución. China aportó más de 79.000 millones de USD, incluida la financiación de la integración de grandes grupos de energías renovables en su red.

Sin embargo, no es suficiente: alcanzar las cero emisiones netas en 2050 exigirá que la inversión del sector público en redes casi se duplique en 2030, según la Agencia Internacional de la Energía (AIE).

Podría decirse que la situación es más compleja en el mundo desarrollado. Las redes eléctricas de las economías avanzadas son más antiguas, ya que estos países fueron los primeros en electrificarse; solo alrededor del 23% de la infraestructura de red en las economías avanzadas tiene menos de 10 años y más del 50% tiene más de 20 años.IEA, «Redes eléctricas y transiciones energéticas seguras», 2023 Se necesitan más fondos para modernizar estas infraestructuras y hacerlas compatibles con los nuevos recursos energéticos. Aunque la falta de inversión en las economías emergentes ha sido un obstáculo, la presencia de infraestructuras de red más recientes puede beneficiarlas, ya que facilitará la integración de proyectos renovables frente a las dificultades de modernizar las viejas infraestructuras para la transición energética.

Energía en todas partes

La transición hacia energías limpias conlleva importantes aumentos en la demanda de electricidad, por ejemplo, la electrificación de la industria o los vehículos, y el despliegue generalizado de energías renovables variables como la eólica y la solar, lo que plantea mayores demandas a las redes eléctricas. Las instalaciones de energías renovables implican potencialmente miles de pequeños generadores distribuidos en toda la red, en lugar de un pequeño número de grandes centrales eléctricas.

«Tenemos que transformar las redes para que sean mucho más flexibles y dinámicas, con flujos de energía en todo tipo de direcciones diferentes», afirma Taylor.

Las tecnologías de redes inteligentes pueden ayudar a gestionar esta transición y, al mismo tiempo, reducir la necesidad de nuevas y costosas infraestructuras de red. También pueden contribuir a que las redes sean más resilientes y fiables.

«Si puede adoptar un enfoque más innovador de la inversión y el funcionamiento de la red, se puede añadir inteligencia y supervisión en tiempo real y hacer que los algoritmos funcionen de forma diferente en diferentes partes de la red en momentos diferentes, se pueden adoptar nuevas tecnologías, integrar sistemas dispares y optimizar en tiempo real», afirma Taylor.

Sofisticados sensores, automatización, previsión y distribución bidireccional son algunas de las tecnologías de mejora de la red que optimizarán el suministro y estabilizarán la variabilidad de las energías renovables. Las tecnologías digitales y el software pueden adaptar mejor la oferta y la demanda de electricidad en tiempo real, minimizando los costes y manteniendo la estabilidad y fiabilidad de la red.

Una red inteligente está muy distribuida, lo que significa que los componentes que generan, almacenan y suministran electricidad están distribuidos geográficamente en lugar de concentrarse en unas pocas grandes centrales eléctricas. Esto es especialmente útil para desplegar energía en zonas remotas y acomodar fuentes de energía intermitentes como la solar y la eólica, ya que puede cambiar a otras fuentes cuando una no está disponible. También puede cambiar a las fuentes de energía más rentables en tiempo real en función de la dinámica de precios.

Las redes inteligentes también pueden proteger las fuentes de energía de las consecuencias del cambio climático, ya que ofrecen la flexibilidad de cambiar a otras fuentes si una se daña o no puede funcionar en condiciones meteorológicas adversas, y optimizan las fuentes de energía más eficaces para condiciones meteorológicas particulares.

«Las configuraciones de red inteligente permitirían con toda seguridad ser más resistentes ante fenómenos meteorológicos graves», afirma Taylor. «Te ayuda a implantar energías renovables y minimizar el carbono, pero también a ofrecer una mayor resiliencia».

Seguridad, normativa

Aunque las redes inteligentes ofrecen soluciones a muchos problemas energéticos, Taylor señala que su dependencia de grandes cantidades de datos crea riesgos de ciberseguridad. En los últimos años se han registrado varios ciberataques de gran repercusión contra infraestructuras cruciales, que han causado problemas que van desde el robo de energía hasta apagones persistentes. Se necesitarán nuevas medidas de detección y protección, junto con una mejor regulación de la seguridad de los datos, para ampliar de forma segura las redes inteligentes.

Según Taylor, otro reto es la necesidad de reformar la normativa para facilitar las inversiones. «Las innovadoras tecnologías de redes inteligentes se han desarrollado y probado, y sabemos que funcionan», afirma. «Pero estamos esperando al entorno comercial y normativo adecuado para poder implantarlas. En este momento, la necesidad de innovación comercial y normativa es mucho más urgente que la innovación tecnológica».

La mayoría de las redes son sistemas fragmentados cuyos componentes (generación, almacenamiento y transmisión) son gestionados por entidades independientes con diferentes organismos reguladores, lo que constituye un ecosistema complejo en el que vender servicios. «Construir un proyecto de baterías que reporte beneficios a toda la cadena de valor suena maravilloso, pero ¿quién construye el proyecto? ¿A quién pertenece el almacenamiento? El riesgo es considerable», afirma Taylor. «Los dispositivos de almacenamiento de energía no tienen una categorización clara y accesible en el mercado energético, por lo que no estás seguro de lo que puedes hacer. Las normas no están ahí para incentivar plenamente y facilitar la participación de las personas en el mercado de la flexibilidad».

Actualmente, las redes no están optimizadas para favorecer las fuentes de energía con menos emisiones de carbono. Por ejemplo, la conexión a la red en el Reino Unido funciona por orden de llegada, lo que significa que muchos planes de red sostenibles han quedado en espera a pesar de ser más viables y rentables que los que se están priorizando. La Asociación de Redes Energéticas ha propuesto un modelo de «primero listo, primero conectado» que ayudaría a acelerar la implantación de muchos de los proyectos renovables que están listos para conectarse. Los desarrolladores de energías renovables están ansiosos por que el gobierno actúe con mayor rapidez.

El profesor Taylor señala que los países con sistemas energéticos dominados por el estado pueden ser más capaces de adaptar sus redes energéticas para adaptarse a las renovables. Corea del Sur, Singapur y China ya han avanzado en la integración de las energías renovables, ya que la supervisión estatal permite un cambio más rápido del sistema. Este patrón respalda la idea de que los gobiernos desempeñarán un papel importante en el proceso de adaptación de la normativa para facilitar estos cambios. «Necesitamos cambios normativos que permitan más flexibilidad», afirma el profesor Taylor. «Esto será esencial para incentivar el mejor valor y las soluciones con más valor y menos emisiones de carbono para el sistema energético en general».