Autonomía del Consumidor y Dinámicas del Mercado en Electricidad

Para reducir las Emisiones de carbono, los gobiernos de todo el mundo buscan motivar a los Consumidores de electricidad a invertir en tecnologías que fomenten la autosuficiencia, como los paneles solares y el almacenamiento de baterías. Este cambio es especialmente relevante en los mercados eléctricos que tienen unas pocas empresas dominantes, conocidas como oligopolios. Este artículo investiga cómo las decisiones de Inversión en el lado del consumidor y del productor interactúan y cómo las acciones de las empresas eléctricas influyen en el comportamiento de los consumidores en comparación con situaciones en las que hay muchas empresas compitiendo.

Hemos creado un nuevo modelo que incorpora aleatoriedad para estudiar estas interacciones. En el lado del productor, nos enfocamos en las empresas generadoras de energía que toman decisiones sobre operaciones e inversiones. En el lado del consumidor, examinamos tanto a consumidores empresariales como a hogares, muchos de los cuales pueden invertir en sus propias tecnologías de generación de electricidad. Nuestro modelo tiene en cuenta la incertidumbre de la generación de energía eólica y solar.

Aplicamos este modelo a un sistema eléctrico teórico en Irlanda, proyectado para el año 2030. Nuestros hallazgos sugieren que cuando las empresas eléctricas fijan precios en lugar de aceptarlos, esto lleva a un aumento en las inversiones en tecnologías de autosuficiencia entre los consumidores. Esto, a su vez, resulta en precios de electricidad más bajos y una reducción de las emisiones de carbono. También descubrimos que la influencia del poder del mercado y la autosuficiencia afecta significativamente las decisiones de inversión y desmantelamiento tomadas por las empresas generadoras de energía. Sorprendentemente, observamos que eliminar ciertos programas de subsidios puede llevar a mayores inversiones en energía solar por parte de los consumidores.

#Antecedentes

Los gobiernos de todo el mundo están implementando políticas de acción climática para reducir las emisiones de carbono. Estas estrategias a menudo implican un aumento en la electricidad producida a partir de fuentes renovables, principalmente eólica y solar. Lograr estos objetivos ambiciosos requiere inversiones sustanciales en fuentes de energía renovable tanto por parte de las empresas eléctricas como de los consumidores.

En Europa, las iniciativas para poner a los consumidores en el centro de los sistemas energéticos han ganado impulso. El "Paquete de Invierno" de la Comisión Europea en 2016 busca la neutralidad climática y anima a los consumidores a adoptar tecnologías de autosuficiencia. Sin embargo, factores económicos, como la disminución de los costos de las instalaciones solares y el aumento de los precios de electricidad, también han acelerado el interés en sistemas autosuficientes. El creciente mercado de la tecnología solar ha hecho que sea más asequible para los consumidores invertir en su producción de energía.

A medida que los precios de la electricidad han aumentado, especialmente durante la crisis energética europea en 2022, más consumidores están optando por tecnologías de autosuficiencia. Las decisiones que toman los consumidores al invertir en estas tecnologías influyen directamente en la demanda que se coloca sobre los proveedores de energía, los precios del mercado y la mezcla general de generación.

#Investigación Actual

Existen diversos modelos de optimización que ayudan en la planificación energética, pero muchos vienen con limitaciones. La mayoría de los modelos asumen condiciones ideales con competencia perfecta, lo que no se alinea con las realidades de los mercados energéticos actuales, donde las inversiones privadas en energía renovable son esenciales para cumplir con los objetivos políticos. Si bien algunos modelos analizan el Poder de mercado, pueden perder detalles técnicos cruciales en ambos lados del mercado.

Los modelos existentes generalmente se centran en un tipo de consumidor o un tipo de mercado, ignoran las diferencias entre los consumidores o suponen que todos los consumidores compran energía a precios mayoristas, lo cual no es el caso en realidad. Para llenar el vacío en la literatura, nuestro enfoque incorpora ambos lados de la oferta y la demanda, considerando las complejidades del comportamiento de los consumidores y las decisiones de inversión.

#Objetivos de la Investigación

Dado los vacíos en la literatura actual, buscamos responder a varias preguntas a través de nuestro estudio:

• ¿Cómo influye el poder de mercado en las decisiones de inversión de las empresas de energía y los consumidores?
• ¿Qué efecto tiene la disponibilidad o falta de subsidios en estas decisiones?
• ¿Cómo impactan estas dinámicas en las emisiones de carbono?

Para abordar estas preguntas, desarrollamos un modelo que representa a los principales actores en el mercado. Este modelo nos permite explorar los problemas de optimización que enfrentan tanto las empresas de energía como los grupos de consumidores, proporcionando ideas sobre la interacción entre la oferta y la demanda.

#Metodología de Modelado

Nuestra metodología incluye un modelo que representa el mercado eléctrico con dos grupos principales: empresas generadoras de energía y grupos de consumidores. Las empresas de energía buscan maximizar sus ganancias optimizando sus recursos existentes y haciendo inversiones en nuevas tecnologías, mientras que los consumidores buscan minimizar sus costos de electricidad.

El modelo refleja las incertidumbres en las fuentes de energía renovable considerando varios escenarios para la generación eólica y solar. Cada escenario representa diferentes niveles de disponibilidad de energía, lo que afecta las decisiones tomadas tanto por consumidores como por productores.

#Productores de Energía

En el lado del productor, se consideran varias empresas de generación con diferentes fuentes de energía, como carbón, gas, hidroeléctrica y renovables. Cada empresa tiene su capacidad inicial y busca obtener ganancias tanto en los mercados de energía como de capacidad. También reciben pagos de programas de subsidios para la generación renovable.

#Consumidores

En el lado del consumidor, el modelo distingue entre consumidores tradicionales y "prosumidores", que generan su propia electricidad. Los prosumidores pueden invertir en paneles solares y sistemas de baterías para reducir su dependencia de la red. La demanda de los consumidores varía, y sus decisiones sobre cuánto invertir en tecnologías de autosuficiencia impactan significativamente el mercado en general.

#Condiciones de Equilibrio del Mercado

El modelo conecta las decisiones de estos actores a través de condiciones de equilibrio del mercado, asegurando que la totalidad de la electricidad generada cumpla con la demanda total de los consumidores. Estas condiciones dictan cómo se fijan los precios y cuánto gana cada actor, creando un entorno dinámico que refleja interacciones del mundo real.

#Estudio de Caso: Sistema Eléctrico Irlandés en 2030

Para probar nuestro modelo, lo aplicamos a un sistema eléctrico irlandés hipotético para el año 2030. Usando datos sobre la demanda esperada, la producción de energía y las condiciones del mercado, analizamos cómo podrían evolucionar las inversiones y el comportamiento del consumidor bajo diferentes escenarios.

#Análisis del Lado de la Demanda

En nuestro estudio de caso, examinamos varios grupos de consumidores, incluidos usuarios industriales y residenciales, y evaluamos cómo sus decisiones afectan la demanda de energía. A medida que aumenta el porcentaje de prosumidores en el mercado, esperamos que los patrones de demanda cambien, afectando la dinámica general del mercado.

#Análisis del Lado de la Oferta

En el lado de la oferta, observamos cómo las empresas generadoras de energía responden a los cambios en la demanda y las condiciones del mercado. Al considerar el poder de mercado, podemos ver cómo las empresas podrían ajustar sus estrategias para maximizar las ganancias mientras cumplen con los requisitos regulatorios.

#Resultados

Nuestros hallazgos revelan varias ideas clave sobre la relación entre el poder de mercado, la inversión de los consumidores en autosuficiencia y la reducción de emisiones:

• Influencia del Poder de Mercado: Cuando las empresas pueden fijar precios, esto estimula una mayor inversión en tecnologías de autosuficiencia para los consumidores, lo que lleva a precios más bajos y a una reducción de las emisiones.
• Dinámicas de Inversión: Las decisiones de inversión tomadas por las empresas de energía están fuertemente influidas por la presencia de prosumidores. Cuando los consumidores invierten en autosuficiencia, se alteran las dinámicas financieras para las empresas de energía, empujándolas a reconsiderar sus carteras de generación y estrategias.
• Resultados Inesperados: Curiosamente, la ausencia de ciertos subsidios a veces puede llevar a mayores inversiones en energía solar por parte de los consumidores, a diferencia de las suposiciones comunes de que los subsidios son siempre necesarios para incentivar tales inversiones.

#Comportamiento del Consumidor y Tarifas

A medida que más consumidores eligen la autosuficiencia, su demanda de electricidad de la red disminuye. Este cambio puede llevar a precios generales más bajos para la electricidad. Sin embargo, los consumidores tradicionales pueden ver aumentadas sus tarifas debido a la menor demanda de electricidad de la red, creando un desafío complejo para las empresas de servicios públicos en la gestión de costos y la garantía de precios justos.

#Impacto en las Emisiones de Carbono

Nuestro análisis destaca que una mayor autosuficiencia entre los consumidores puede llevar a importantes reducciones en las emisiones de carbono. Cuando más consumidores generan su propia electricidad, se reduce la dependencia de los combustibles fósiles y se promueven métodos de producción de energía más limpios.

#Desafíos de Recuperación de Costos

La autosuficiencia plantea un desafío para la infraestructura del sistema eléctrico. A medida que los consumidores generan más de su energía, es posible que se necesiten reevaluar los cargos impuestos para mantener la red eléctrica. Si la autosuficiencia sigue aumentando, podría crear una brecha de recuperación de costos que impacte a todos los consumidores, especialmente a aquellos que no pueden invertir en tecnologías autosuficientes.

#Consideraciones Futuras

Dadas las complejidades de los mercados eléctricos y el impulso continuo hacia la energía renovable, se necesita más investigación para explorar nuevas estructuras de precios y marcos regulatorios. Los responsables de políticas deben considerar las implicaciones de la autosuficiencia en los sistemas energéticos generales y cómo apoyar a todos los consumidores en la transición hacia un futuro bajo en carbono.

#Conclusión

En resumen, la interacción entre el poder de mercado, la inversión de los consumidores en autosuficiencia y los precios de la energía es crítica para moldear los mercados eléctricos futuros. Al modelar estas interacciones, obtenemos ideas que pueden informar tanto las decisiones políticas como estratégicas en el sector energético. A medida que avanzamos hacia una mayor dependencia de la energía renovable, entender estas dinámicas será esencial para lograr objetivos climáticos y garantizar una transición energética justa para todos los consumidores.