Integrar energía solar en la red eléctrica de Suiza

Suiza tiene como objetivo generar 35 teravatios-hora (TWh) de Energía Solar para 2050, lo que requiere instalar alrededor de 30 gigavatios (GW) de paneles solares en todo el país. La mayoría de estas instalaciones se espera que estén en techos debido a la escasez de terreno disponible para granjas solares. Sin embargo, integrar sistemas de energía solar distribuida trae varios desafíos a la red de distribución eléctrica, especialmente en áreas rurales, semiurbanas y urbanas.

La red eléctrica existente fue diseñada originalmente para suministrar energía a los consumidores. No se construyó para manejar el flujo de electricidad de vuelta a la red desde los paneles solares. Esto puede crear problemas de estabilidad y fiabilidad. Pueden ocurrir problemas como fluctuaciones de voltaje, sobrecargas en las líneas eléctricas y flujo de energía inverso. Manejar estos desafíos es clave para asegurar un suministro de energía constante y mantener la estabilidad de la red.

#Desafíos de la Integración de la Energía Solar

La integración de la energía solar puede llevar a varios problemas. En áreas rurales, por ejemplo, el exceso de energía solar puede causar violaciones de voltaje y sobrecargas que la red no estaba diseñada para manejar. Estos problemas pueden afectar la fiabilidad general del suministro eléctrico y hacer que el mantenimiento sea más complicado.

Para abordar estos problemas, el estudio sugiere explorar diversas estructuras tarifarias. Estas tarifas buscan equilibrar la necesidad de estabilidad en la red eléctrica mientras se fomenta la adopción de paneles solares. Algunas soluciones posibles incluyen implementar tarifas basadas en la capacidad de energía, limitaciones de exportación y recursos compartidos.

#Análisis de Tarifas y su Impacto

El estudio revisa cómo diferentes tarifas pueden afectar tres tipos de redes de baja tensión en Suiza: rural, semiurbana y urbana. El objetivo es encontrar un equilibrio que permita una alta adopción de energía solar sin abrumar la red.

Un hallazgo importante es que las tarifas con componentes basados en la capacidad limitan severamente la adopción de energía solar. Por ejemplo, un tipo de tarifa llevó a solo un 5% de tasa de adopción en áreas rurales, un contraste notable con una tarifa de referencia que permitió un 94% de adopción.

Por otro lado, las tarifas que incluyen curtailment-una estrategia que limita la cantidad de electricidad que se puede enviar de vuelta a la red-ayudan a mantener niveles más altos de instalación solar. Las tarifas que combinan curtailment con elementos basados en la capacidad muestran los mejores resultados para la adopción de energía solar.

#Importancia del Almacenamiento

El almacenamiento de energía juega un papel vital en la gestión de la integración de energía solar. El estudio muestra que cuando las tarifas incluyen tanto curtailment como cargos basados en la capacidad, la adopción de sistemas de almacenamiento aumenta significativamente. Por ejemplo, las capacidades de almacenamiento crecieron casi ocho veces en algunas áreas al combinar estas estructuras tarifarias.

El almacenamiento ayuda a equilibrar la oferta y la demanda de energía, especialmente durante períodos de alta producción de energía solar. Esta capacidad es crucial para prevenir sobrecargas en la red y asegurar que la energía excedente pueda ser almacenada para su uso posterior.

#Compartición de recursos

Otro aspecto explorado en este estudio es la compartición de recursos entre edificios. Al combinar virtualmente las necesidades energéticas del mayor consumidor y productor en un vecindario, se puede maximizar el uso de la energía solar generada localmente.

Sin embargo, mientras que la compartición de recursos puede reducir costos y mejorar la eficiencia, su impacto en la integración energética general varía entre diferentes tipos de redes. En áreas rurales, los sistemas compartidos pueden disminuir la carga de las líneas y mejorar el rendimiento, mientras que en entornos urbanos, los beneficios no son tan pronunciados.

#Evaluando el Impacto en la Red

El estudio evalúa cómo diferentes estructuras tarifarias impactan la red eléctrica, especialmente en lo que respecta a los niveles de sobrecarga y la estabilidad del voltaje. Los resultados indicaron que niveles más altos de curtailment reducen eficazmente las sobrecargas en los transformadores en varias redes.

En las redes rurales, implementar tarifas con curtailment a menudo resultó en sobrecargas máximas de transformadores de solo 70%, mientras que otras tarifas sin curtailment superaron este umbral. Esto demuestra la efectividad del curtailment como una solución sencilla para gestionar los impactos de la energía solar en la red.

#Implicaciones Económicas

El análisis financiero de varios escenarios revela diferencias significativas en su efectividad tanto para los usuarios como para la red. Las tarifas que incluyen componentes de exportación basados en la capacidad a menudo llevan a resultados financieros negativos para los consumidores debido a altas penalizaciones por enviar energía excedente a la red.

En contraste, las tarifas que combinan cargos por capacidad de importación con curtailment ayudan a los usuarios a optimizar su inversión en sistemas solares y de almacenamiento, lo que lleva a mayores ganancias y mejores retornos. Por ejemplo, las tarifas que permiten un enfoque basado en la capacidad mientras limitan las exportaciones demostraron tasas internas de retorno positivas y ganancias financieras.

#Balanceando Sostenibilidad y Viabilidad Económica

El estudio enfatiza la necesidad de equilibrar los objetivos de sostenibilidad con la viabilidad económica. Las tarifas deben fomentar la adopción solar mientras evitan penalizaciones excesivas para los usuarios.

Una combinación de curtailment moderado (alrededor del 50%) con tarifas basadas en la capacidad de importación resulta ser el enfoque más prometedor. Esta combinación ayuda a gestionar problemas de estabilidad de la red mientras apoya el crecimiento continuo de las instalaciones solares y la producción energética local.

#Conclusión

Gestionar la integración de energía solar en redes de baja tensión es complejo, requiriendo una cuidadosa consideración de tarifas que puedan tanto fomentar la adopción solar como mantener la estabilidad de la red.

El estudio refuerza el valor de combinar varios enfoques, como el curtailment y las tarifas basadas en la capacidad, para crear una solución equilibrada. Si bien la compartición de recursos muestra promesas, debe usarse junto con otras estrategias para obtener los mejores resultados.

En conclusión, un enfoque reflexivo para el diseño de tarifas jugará un papel crítico en alcanzar los objetivos de transición energética de Suiza. Al promover la energía renovable mientras se asegura la estabilidad, estas estrategias pueden allanar el camino hacia un futuro más verde y sostenible.