Tema 2 PDF - Energías Renovables

2. EL CONTEXTO DE LA GENERACIÓN EN PROYECTOS DE ENERGÍAS RENOVABLES Objetivos: Comprenderemos la diferencia entre energía renovable y no renovable Aprenderemos un poco más a diferenciar conceptos como energía o potencia Descubriremos qué es el mix energético y el mix eléctrico ...

2. EL CONTEXTO DE LA GENERACIÓN EN PROYECTOS DE ENERGÍAS RENOVABLES Objetivos: Comprenderemos la diferencia entre energía renovable y no renovable Aprenderemos un poco más a diferenciar conceptos como energía o potencia Descubriremos qué es el mix energético y el mix eléctrico  2.1 Conceptos fundamentales de las energías renovables Se denomina energías renovables a la energía que se obtiene de fuentes naturales virtualmente inagotables, o bien por la inmensa cantidad de energía que contienen, o bien porque son capaces de regenerarse por medios naturales. En términos ambientales se fija ese período de recuperación en un año. Ejemplo: El petróleo es virtualmente renovable pero no podemos esperar millones de años a su formación si nos lo acabamos todo en los próximos 50 años… Pero no sólo hemos de tener en cuenta la renovación, también en términos de virtualmente inagotable, pero, dada la naturaleza radiactiva y tóxica de los residuos de la energía nuclear, mientras no se alcance una solución al tema de los residuos, la energía nuclear no se puede como energías renovables. Tal vez, desde una perspectiva más ambiental deberíamos hablar de fuentes de energía sostenibles. Pero de momento solo hablamos de energías renovables, aunque en la mente de la sociedad cuando se habla de energías renovables, ya se sabe que hablamos de desarrollo sostenible. Ahora que tenemos un poco más claro qué es una fuente renovable de energía vamos a tratar de definirla con más exactitud. Una fuente primaria de energía renovable es aquella cuyo periodo de recuperación es inferior a un año y medio y que asimismo es compatible con un modelo de desarrollo sostenible. Como norma general este tipo de fuentes de energía se caracterizan por recurrir a los recursos que la naturaleza pone a nuestra disposición de manera continua, como el sol, el viento, el calor de la tierra o la biomasa. Son inagotables desde el punto de vista humano. Como contraposición por tanto podemos definir las fuentes no renovables de energía: Las fuentes no renovables de energía son aquellas que no son renovables ni acatan un modelo de desarrollo sostenible. Se pueden encontrar en la naturaleza, pero en una forma limitada, por lo que no se vuelven a generar y de hacerlo, el proceso es muy lento. Este tipo de fuentes recurren a recursos naturales limitados como por ejemplo el petróleo o el carbón o bien o ilimitados que producen un gran impacto sobre el medio ambiente como la nuclear. Figura 14. Energías Renovables vs. No renovables ¿Cuánta energía puede producir una central eléctrica? Las centrales eléctricas se miden por el número de megavatios (MW) que son capaces de producir. Un megavatio es una unidad de medida igual a 1.000 kilovatios. Un kilovatio (kW) equivale a 1.000 vatios de energía. ¿Cómo se compra y vende la energía? Un kilovatio hora (kWh) equivale a 1.000.000 de vatios (o 1.000 kilovatios) de electricidad utilizada de forma continua durante una hora. Del mismo modo, un megavatio hora (MWh) equivale a 1.000 kilovatios de electricidad utilizados de forma continua durante una hora. La potencia se compra y se vende en MW y, en muchos casos, se paga independientemente de si la capacidad se utiliza realmente o no. La energía se compra y se vende en MWh o kWh y sólo se paga cuando se consume. ¿Qué significa todo esto? He aquí un breve ejemplo: Si una central eléctrica tiene una capacidad nominal de 10 MW, se puede esperar que genere hasta 10 MW de energía en un momento dado. Si una central de 10 MW funciona a pleno rendimiento a una velocidad constante durante 1 hora, producirá 10 MWh (10.000 kWh) de electricidad. Si la tarifa es de 0,10 € por kWh, la central puede generar energía por valor de 1.000 € por cada hora que funcione. 2.2 El mix energético Vamos a entender mejor en este tema cómo se reparte el mix energético mundial y así podemos entender cuál es la demanda actual de energía y así poder poner en contexto la cantidad de energía renovable generada y que se podría comercializar a través de PPAs. En la siguiente imagen podemos ver una serie histórica de cómo se ha consumido la energía en todo el mundo en los últimos años así como una previsión conforme a las ratios actuales.  Figura 21. Formas de consumo energético durante los últimos años. Fuente: Bloomberg Como vemos en la gráfica tanto el petróleo (oil), como el carbón (coal) y el gas natural (gas) siguen siendo las fuentes de energía más usadas en todo el mundo copando más del 80% por ejemplo en 2020. El consumo procedente de las centrales nucleares se ha mantenido bastante constante a lo largo de los años, principalmente los procedentes de las centrales hidroeléctricas y el procedente de la biomasa (como uso tradicional para calentar el hogar) y las otras fuentes de energía renovables que vemos desglosadas en la siguiente figura para un año concreto, en este caso, 2020. De las fuentes de energía renovables, como indicábamos, la biomasa y la energía hidráulica destacan por encima de las demás, si bien el avance de todas las tecnologías pasa por ser algo obligatorio de cara a diversificar el mix energético mundial y apostar por un cambio de modelo de desarrollo sostenible y respetuoso con el medio ambiente. Figura 22. Matriz energética mundial 2020 A muchos les sorprende el alto porcentaje de demanda energética que aún se sigue suministrando con combustibles fósiles, pero hay demandas que el ser humano aún no ha conseguido satisfacer salvo con combustibles fósiles en su mayoría como es el caso del transporte. La siguiente imagen nos aclarará los conceptos de energía primaria y energía secundaria. A la izquierda vemos las fuentes de energías primarias mayoritarias y el proceso que siguen hasta que son aprovechadas por el ser humano. Así vemos como el petróleo por ejemplo es casi en su totalidad transformado para ser utilizado como combustible fósil para el transporte. El carbón tanto se transforma como que se traduce finalmente en electricidad y calor en centrales térmicas al igual que el gas natural. La energía nuclear se utiliza íntegramente por la naturaleza del proceso para producir electricidad y las fuentes de energía renovables o bien se utilizan directamente sin sufrir ninguna transformación en residencial mayoritariamente para dar calor o se traduce su potencial en electricidad íntegramente. Figura 23. Consumo de energía por sector Como vemos en la gráfica anterior, la industria y el transporte son los sectores que más energía consumen en el mundo tradicionalmente. La siguiente gráfica expone más claramente este porcentaje:  Figura 24. Consumo de energía por sector Como se observa en la figura donde se comparan el consumo energético mundial por sector en los años 1971 y 2017, más de la mitad del consumo energético mundial corresponde a la industria y al transporte para el ultimo, tendencia que se mantiene al día de hoy. Así pues, ya sabemos aproximadamente qué fuentes cubren el consumo energético mundial y qué sectores consumen mayoritariamente, pero, ¿qué países consumen más energía? Veamos las siguientes gráficas para entender mejor el consumo total y por habitante a nivel mundial en los últimos años. Figura 25. Ranking de consumo energético por habitante (2019). Fuente: Open Mind BBVA Como vemos en la gráfica anterior, Canadá, USA, Australia, Arabia Saudí, Noruega y Finlandia encabezaron el ranking mundial de consumo energético por habitante en 2019. Pero si hablamos de consumo total el ranking de países consumidores de energía es ligeramente diferente al no aplicar criterios de población: Figura 26. Ranking de países consumidores de energía (2021) Fuente: Open Mind BBVA Veamos cómo quedó el ranking de los 10 países más consumidores de energía en 2021: Figura 27. Ranking de países por consumo energético (Los datos aportados por el grafico a la derecha se mantienen a día de hoy) Como podemos deducir, existe una alta correlación entre los países que más consumen y los que más contaminan y esto es debido al elevado uso de combustibles fósiles que ya hemos analizado. Así pues, ya hemos visto el consumo energético mundial, pero, ¿y cómo es el consumo eléctrico? ¿Qué fuentes se usaron o quiénes las consumieron? Figura 28. Consumo mundial de electricidad Fuente: OLADE En cuanto al consumo eléctrico, como vemos, entre Australasia y Norteamérica consumen el 62% de toda la electricidad del mundo. Latinoamérica y el Caribe demandaron el 7%. Pero, ¿cómo se suministró esa electricidad en el año 2021? ¿Con qué fuentes? Para responder estas preguntas nos ayudará la siguiente imagen del reparto del mix eléctrico mundial por tecnologías, determinando el aporte de las renovables:  Figura 29. Generación eléctrica mundial año 2021 Fuente: BP Así, en el año 2021, el 36,0% a nivel mundial del consumo eléctrico procedía de centrales de carbón, el 22,90% de gas natural, el 9,8% de centrales nucleares y un 2,5% de centrales térmicas de petróleo. El restante 28,70% procedió de fuentes de energía renovables. 2.3 Mercados eléctricos de generación de energía La electricidad es una de las commodities más singulares debido a varias razones. Aunque puede ser transportada casi instantáneamente, requiere de una red de transporte altamente compleja debido a sus propiedades físicas. Además, esta commodity es difícil de almacenar de manera rentable a día de hoy. Además, el suministro eléctrico es un servicio de interés general y, por lo tanto, ha sido y sigue siendo regulado en todos los países, aunque en las últimas décadas ha habido una progresiva apertura a la competencia. Chile fue pionero en la liberalización en 1982, y en Europa, la Directiva 96/92/CE estableció un marco común para los mercados eléctricos de los países de la Unión, con el objetivo de lograr eficiencia y garantizar una calidad aceptable en la prestación del servicio. El mercado eléctrico europeo se compone de diferentes mercados, que no necesariamente coinciden con las fronteras de los diferentes países. En este mercado participan dos tipos de agentes: el operador independiente del sistema físico (como REE en España o Amprion en Alemania) y el operador financiero del mercado (OMI, Operador del Mercado Ibérico de Energía, que opera tanto en Portugal -OMIP- como en España -OMIE-). Al igual que en cualquier otro mercado, se encuentran tanto demandantes como ofertantes. Por un lado, hay consumidores directos que pueden operar en el mercado, y por otro lado, existen las comercializadoras, que compran energía en el mercado para venderla a sus clientes. La peculiaridad de que la energía eléctrica no se pueda almacenar hace que el mercado spot eléctrico se estructure de manera uniforme en Europa, estableciendo así un precio en competencia libre y sin poner en riesgo la prestación del servicio. Hay tres tipos de mercados en este sentido: - El mercado diario o day-ahead: Es el mercado más conocido y en él se establecen los precios de entrega de la electricidad para cada hora del día siguiente. El precio es marginal, lo que significa que es el mismo para todos los oferentes con precios más bajos, asegurando la cobertura de los costos marginales, y para todos los demandantes con precios más altos. Este sistema beneficia especialmente a las fuentes de energía renovable, ya que suelen tener costos marginales más bajos. Los acuerdos alcanzados en este mercado deben ser validados por el operador del sistema y suelen ser utilizados como referencia para el mercado de futuros.  - El mercado intradía: Es un mercado gestionado por el operador financiero para ajustar las ofertas del mercado diario a lo largo de seis sesiones diarias, con el fin de realizar entregas de electricidad en el mismo día. - El operador del sistema (REE en España) gestiona directamente los contratos bilaterales y los mercados para asegurar la prestación del servicio mediante el ajuste de restricciones técnicas, servicios complementarios (frecuencia, potencia y tensión eléctrica) y la gestión de desvíos de la oferta y demanda en tiempo real. La creciente oferta de producción renovable ha generado un aumento en la demanda de producción de reserva en el mercado de restricciones técnicas, ya que depende de condiciones meteorológicas y no puede ajustarse a la demanda. En los últimos años, el desarrollo de la producción eléctrica a partir de fuentes renovables ha sido exponencial debido a varios factores, como la conciencia social sobre la necesidad de una producción eléctrica más sostenible, los incentivos económicos impulsados por políticas gubernamentales, el avance tecnológico en estas áreas y la reducción de costos. Sin embargo, bajo un sistema de libre competencia, resulta complicado asumir las inversiones iniciales significativas que conlleva el riesgo de fluctuación en el precio de la electricidad. Para financiar estos proyectos, que tienen plazos de amortización muy largos, incluso superiores a 20 años, es crucial asegurar ingresos a largo plazo. Como ya vimos en el tema anterior, se unen los intereses de los productores de energía renovable y las empresas interesadas en adquirir esta energía. Por un lado, los productores necesitan garantizar un precio fijo en la venta de su energía y asegurar la financiación del proyecto. Por otro lado, los compradores buscan reducir los costos de suministro de electricidad y desarrollar sus actividades con un menor impacto ambiental. Esto ha dado lugar a la firma de numerosos PPAs, que pueden tener estructuras muy diversas como veremos en temas posteriores, como derivados (forwards, opciones, swaps) o compraventas con precios indexados o no, opciones en los volúmenes, entre otros. Sepamos primero un poco más acerca de cómo se consume la energía en el mundo, que tecnologías son las principales y qué fuentes de energía renovable tienen más peso en el mix energético mundial actual. Para ellos nos basaremos en datos de los años 2020-2021 respectivamente. Figura 15. Distribución del consumo energético mundial en los años 2020-2021. Fuente: BP Solar Como observamos el petróleo, el gas natural y el carbón siguen siendo los recursos energéticos fundamentales en lo que a consumo energético se refiere, aunque los dos primeros se han reducido en los últimos años. La energía hidroelectica es l la primera energía renovable de la lista seguida por la nuclear. De hecho, se puede destacar la irrupción en 3 años de las energías renovables como parte importante de dicho mix. A nivel europeo veamos el siguiente gráfico del año 2020 elaborado por Eurostat:  Figura 16. Distribución del consumo energético europeo en 2020. Fuente: Ember De acuerdo con un informe de la Comisión Europea, para el 2020 las energías renovables superaron por primera vez en la historia a las fuentes de generación de energía provenientes de combustibles fósiles, sumando el 38% de la electricidad, frente al 37% derivadas de las fósiles y el 25% de la nuclear. Específicamente en torno a las renovables, la bioenergía reporto un 6%, la solar 5%, eólica un 14% y la hidroeléctrica un 13%. Como vemos en la Unión Europea el peso de las energías renovables es bastante mayor que a nivel mundial (las cifras proporcionadas incluyen la gran hidráulica dentro de las tecnologías renovables). Será importante revisar estas cifras los próximos años si Alemania cumple su promesa de dejar de producir energía nuclear totalmente y no abastecerse más con esta tecnología. La siguiente imagen nos permite conocer qué porcentaje supone la energía renovable para cada país miembro en 2020  Figura 17. Porcentaje aportación EERR al mix energético europeo en el año 2020 En España, las tecnologías renovables produjeron para el 2021, nada más que el 46,70% de toda la electricidad del país, registrando de este modo el mayor porcentaje de participación en el mix de generación desde que se tienen registros o datos. De forma concreta, estas tecnologías produjeron 121,305 Gwh, lo que represento un 9,7 más que en 2020, esta cifra represento un hito histórico en la producción de energías renovables en el país ibérico.  Fuente: IDAE, Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía. Figura 18. Consumo final bruto de energia en el año 2020 Figura 19. Cuota de producción con renovables sobre el total anual Otro dato significativo son los datos de contribución exclusivamente de energía eléctrica (mix eléctrico) proveniente de tecnología renovable. Esta cifra fue del 54,0% en el año 2020. Figura 20. Distribución de la producción eléctrica 2020. Fuente: España, en camino de superar en 2021 la generación récord de renovables registrada en 2020 Como vemos, el protagonismo de las energías renovables en España es muy importante a día de hoy. Incluso se han producido trimestres en los que la energía eólica por ejemplo ha sido la tecnología que más energía ha suministrado durante todo un trimestre al mix eléctrico nacional. El peso de la FV está siendo cada día mayor también. Y los próximos años se prevé la entrada en funcionamiento de cientos de nuevos MWs de generación fotovoltaica descarbonizando aún más el mix eléctrico nacional.