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Las energías renovables en Argentina y su incorporación a la matriz eléctrica local, ¿dónde estamos parados?


Según los autores de este artículo, entre la Secretaria de Energía y la Asociación de Generadores de Energía Eléctrica de la República Argentina (AGEERA), se deberán analizar nuevas medidas que contemplen incentivos para la generación convencional y renovable. De este modo, se aseguraría la calidad del suministro eléctrico con una energía más ecológica debido a que las convencionales solo entrarían en servicio en situaciones de emergencia.

Argentina emitió leyes que establecen que las energías renovables deben representar el 20% del consumo de energía eléctrica nacional para el año 2025. El potencial que tiene nuestro país para el desarrollo de energías renovables no tiene techo dada la calidad de los vientos y la irradiación solar. No obstante, la inserción de este tipo de energías a la matriz energética representa un desafío a nivel económico y político ya que sus características son muy diferentes a las de la generación convencional.

Se analiza la experiencia de España en la incorporación de energía renovable a su red y las medidas que adoptó para tal fin. Se concluye con los puntos técnicos y sociales esenciales a desarrollar para poder efectuar la incorporación de energías renovables con el menor impacto posible, asegurando a su vez que la calidad del suministro energético existente no se vea afectada.

INTRODUCCIÓN
A través de la Ley 26.190, y las modificaciones a ella introducidas mediante la Ley 27.191, se establece como objetivo a nivel nacional lograr que para el año 2025 las fuentes de energía eléctrica renovables representen al menos un 20% de la matriz energética, detallando metas intermedias para el plazo comprendido.

Tales objetivos harán que se diversifique nuestra matriz energética, la cual en la actualidad depende aproximadamente en un 60% en hidrocarburos.

La incorporación de energías renovables a la matriz energética local requiere de estudios técnicos que determinen las tareas necesarias para el correcto acondicionamiento de esta. En el presente documento se desarrollarán tanto la necesidad de instalación de reserva térmica como así también el impacto que implica la penetración a gran escala de energías renovables en la matriz energética.

Se continuará con el análisis de la regulación de frecuencia del sistema ante la instalación de gran cantidad de energías renovables junto a la normativa existente y la necesaria a futuro.

Por otro lado, analizaremos la experiencia de España, país que ya cuenta con una gran penetración de energías renovables en su matriz, a los efectos de evaluar si las soluciones aplicadas para la incorporación de energías renovables podrían ser replicadas, en toda o en parte, en la matriz energética de Argentina.

Cabe destacar que la incorporación de energías renovables a gran escala en la matriz energética de

Argentina tiene como objetivos principales:

  • Establecer un futuro más ecológico,
  • Sustituir los combustibles fósiles. Sobre todo, aquellos que deben importarse, ya que requieren giros al exterior de divisas extranjeras,
  • Abastecer a la creciente demanda energética proyectada para los años siguientes.

La implementación de energías renovables debe resultar económica y técnicamente convenientes para todos los agentes del mercado eléctrico.

DESARROLLO
En la actualidad la matriz energética de Argentina depende en un gran porcentaje de los hidrocarburos, particularmente del gas natural. A través de la aplicación de diversas medidas estatales, Argentina prevé reducir tal dependencia recurriendo a fuentes renovables de energía.

El Programa RenovAr, fomentado por la Ley 26.190, publicada en el boletín oficial en el año 2006, logró impulsar un importante desarrollo de la generación renovable en Argentina, particularmente a partir de proyectos eólicos y solares fotovoltaicos de gran escala. Tal desarrollo, a su vez, permitió empezar a recorrer el camino para diversificar la matriz energética y lograr un acercamiento a los objetivos propuestos por la Ley N.º 26.190.

Esta norma, con las modificaciones introducidas por la Ley N.º 27.191, publicada en el boletín oficial en el año 2015, establecen como objetivos lograr una contribución de las fuentes de energías renovables equivalentes al 12 % del consumo al 31 de diciembre de 2019 y un 20% para el año 2025, con objetivos intermedios. Además, se planea alcanzar el objetivo del 25% al año 2030. Esta medida reducirá en forma significativa la participación de la generación térmica, desde un porcentaje del 60,5%, alcanzado en noviembre del 2020, a un 35% proyectado para el 2030. (Alzieu et al., 2017)

El plan RenovAr fue implementado en 3 rondas:

  • Ronda 1, con 29 proyectos adjudicados. Sumando un total de 1.142 MW de potencia a un precio promedio ponderado de USD/MWh 61,33,
  • Ronda 1.5, con 30 proyectos adjudicados. Sumando un total de 1.281,5 MW de potencia a un precio promedio ponderado de USD/MWh 53,98,
  • Ronda 2, con 88 proyectos adjudicados. Sumando un total de 2.043 MW a un precio promedio ponderado de USD/MWh 51,48.

En total, el programa RenovAr adjudicó 147 proyectos con una potencia de 4.466,5 MW a un precio promedio ponderado de 54,72 USD/MWh. Los proyectos adjudicados corresponden en un 55,22% a fuentes Eólicas, 38,78% a fuentes Solares, 3,54% Biomasa, 1,46% Biogás, 0,71% Pequeñas centrales hidráulicas y 0,29% Biogás RS.

Además, las zonas de instalación de estos estarán distribuidas en las diferentes regiones del país de la siguiente forma:

  • a) NOA con 1.189 MW,
  • b) Bs. As. con 1.045MW,
  • c) Cuyo con 788 MW,
  • d) Patagonia con 741 MW,
  • e) Comahue con 331 MW,
  • f) Centro con 238 MW,
  • g) NEA con 103 MW
  • h) Litoral con 32 MW.

(Ex ministerio de Energía y Minería, 2019)

A noviembre del 2020, la generación de energías renovables instalada en Argentina se encuentra diversificada de la siguiente manera:

  • a) 2623 MW Eólico,
  • b) 759 MW Fotovoltaico,
  • c) 236 MW Bioenergías y
  • d) 500 MW Hidráulico Renovable

(CAMMESA 2020)

En conjunto con las leyes mencionadas, el Ex Ministerio de Energía y Minería, mediante la Resolución MEyM 281-E-2017 “Régimen del Mercado a Término de Energía Eléctrica de Fuente Renovable”, propuso incentivos a quienes inviertan en generación renovable. Estos son una excelente herramienta para lograr el cumplimiento de los objetivos propuestos por las Leyes N°. 26.190 y N°. 27.191.

Por otro lado, a los efectos de mitigar las consecuencias del calentamiento global resulta necesario integrar las energías renovables de naturaleza variable y además promover la utilización de vehículos eléctricos. Particularmente las energías de fuente Solar y Eólica demuestran ser puntos de partida para promover un cambio de paradigma, debido a que su costo de inversión está disminuyendo lentamente, de este modo mejora su competitividad comercial frente a otras fuentes de energía.

Ambas fuentes de energía son variables por naturaleza y, en caso de no poder almacenarlas, no gestionables. Este es el motivo por el cual la energía proveniente de las mismas debe ser utilizada en el momento en que el recurso está disponible. Según lo normado, la generación eléctrica proveniente de recursos renovables tiene prioridad de despacho. Esto quiere decir que se le da un tratamiento similar al de las centrales hidroeléctricas de pasada, constituyendo una oferta de energía que debe ser considerada como prioritaria para el cubrimiento de la demanda.

A medida que una mayor cantidad de centrales de generación renovables se incorporen al sistema, su participación en la matriz de generación será más significativa, produciendo un mayor impacto sobre la operación y despacho.

Atendiendo a las afectaciones que pueda originar, y con el objeto de mitigar sus efectos, la Compañía Administradora del Mercado Mayorista (CAMMESA) ha dispuesto una serie de acciones para lograr la integración más eficiente de la generación variable al sistema. Entre las más destacadas podemos mencionar la elaboración de pronósticos para la generación variable, la supervisión en tiempo real dedicada, la adecuación de reservas de potencia en casos de necesidad, y la implementación de nuevas tecnologías en los sistemas de control.

Hasta el día de la fecha la generación convencional es confiable, de buena calidad y económica siempre y cuando no entren en servicio máquinas de punta para el abastecimiento del incremento de la demanda. Sin embargo, las matrices energéticas a nivel mundial están siendo modificadas hacia matrices con cada vez mayor participación de energías renovables. Para que tal cambio pueda ocurrir, resulta necesario actualizar la forma de generación y su integración a la red.

En lo que se refiere a la generación de energías renovables no gestionables, el principal desafío es que no pueden ser consideradas como una fuente de potencia garantizada. Esto se debe a la imposibilidad de prever certeramente la generación de energía renovable de origen Eólico o Solar fotovoltaica. El sistema debe estar principalmente preparado para dos escenarios posibles:

• Se produzca un incremento brusco de la producción de energías renovables. En este caso CAMMESA, que es el Organismo Encargado del Despacho (OED), puede dar la orden de reducir la producción de las centrales convencionales. Si esto no fuera suficiente, daría la orden de desconectar generación renovable, escenario muy poco probable, aunque esto supone desaprovecharla durante el tiempo que dura la desconexión,

• Se produzca una disminución brusca de la producción de energías renovables. En este caso CAMMESA puede dar la orden de incrementar la producción de las centrales convencionales con el fin de compensar el déficit energético y, si ello no fuera posible, desconectar parte de la demanda del sistema.


En ambos casos se tendrá una variación de frecuencia, poniendo en peligro la estabilidad del Sistema Argentino de Interconexión (SADI). Es por esto por lo que CAMMESA establece en el Anexo N.º 23 de Los Procedimientos la forma en la que se debe regular frecuencia.

El caso español
Como modelo de estudio se tomará a España, donde el aporte de las energías renovables durante el 2020 representó el 43,6% de la generación total anual de 249,7 TWh. Este porcentaje marcó un récord histórico ese año y se compuso en un 21,7% de energía Eólica, 11,9% Hidráulica renovable, 6,1% Solar fotovoltaica, 2,1% otras renovables y 1,8% Solar térmica. (RED Eléctrica de España, 2020).

En el mismo año, Argentina tuvo una generación total de 127,265 TWh lo que equivale a un 50,97% de la generación española. Este porcentaje está compuesto por 7,4% de energía Eólica, 1% Hidráulicas renovables, 1,06% Solar y 0,57% biomasa y biogás. (CAMMESA, 2020).

Dado que España dispone de un mayor desarrollo en la inserción de energías renovables que Argentina, consideramos que el caso español resulta un punto de comparación útil, relevante y objetivo. En la actualidad España presenta el siguiente escenario de retos y soluciones para la integración de energías renovables a su matriz energética.

Retos:

  • Escasa capacidad eléctrica de interconexión con Europa,
  • Cobertura de la demanda,
  • Control y supervisión de la generación distribuida,
  • Variabilidad de la producción renovable e incertidumbre en la predicción,
  • Comportamiento ante perturbaciones,
  • Contribución de la generación renovable a los servicios auxiliares del sistema,
  • Situaciones de excedentes de generación no integrables en el sistema.

Soluciones:

  • Desarrollo y refuerzo de las interconexiones internacionales,
  • Incremento de la generación flexible y desarrollo de herramientas de gestión de la demanda (almacenamiento y vehículos eléctricos),
  • Desarrollo y adaptación del Centro de Control de Renovables (Cecre),
  • Desarrollo y mejora de las herramientas de predicción,
  • Adaptación tecnológica de los generadores,
  • Desarrollo normativo y tecnológico para la provisión de servicios de ajuste.

El Centro de Control de Energías Renovables (Cecre) es la herramienta tecnológica pionera mediante la cual se afronta el reto de incorporar al sistema eléctrico energías que tienen una gran variabilidad, difícil predictibilidad y menor capacidad de adaptación a la demanda por su dependencia de las condiciones climáticas. El funcionamiento de este centro de control ofrece una gran capacidad de respuesta para identificar los riesgos y anticipar los comportamientos de estas energías intermitentes y compensar su gran variabilidad sin comprometer la calidad y seguridad del suministro.

Se puede ver que varios de estos retos son idénticos a los que tiene que afrontar Argentina para poder lograr la incorporación de energías renovables de forma efectiva. Es muy importante destacar que una de las grandes desventajas con las que cuenta el SADI es que tiene una configuración débilmente mallada. Este tipo de configuraciones implica tener como principales inconvenientes la dificultad del control del flujo de potencia y una gran vulnerabilidad a los problemas de estabilidad transitoria. Es por esto por lo que se debe comenzar a estudiar soluciones a estos problemas técnicos y simultáneamente analizar las normativas que podrían surgir al implementar dichas soluciones.

Estabilidad
Como es sabido, la generación debe estar equilibrada con la demanda y las pérdidas del sistema de potencia, ya que en caso contrario se entraría en una zona de inestabilidad si no se toman las medidas necesarias. En la actualidad para mantener esta condición, en la generación térmica se regula la potencia de la máquina primaria mediante el suministro de combustible, mientras que a las máquinas primarias de las centrales hidráulicas se las controla mediante la regulación del agua a turbinar.

En aquellos casos en que estas medidas no sean suficientes se procede a la desconexión de generación o demanda. Se ha visto que la naturaleza de las energías renovables es del tipo no gestionable, razón por la cual no es posible depender únicamente de estas para alimentar la matriz energética. Se debe contar con generación de reserva para poder mantener dicho equilibrio en caso de perder generación de origen renovable por circunstancias naturales más allá del control del ser humano.

Esta necesidad de tener reserva convencional podría ser evitada una vez que se logren desarrollar tecnologías de almacenamiento acordes a los requerimientos operativos.

Interconexiones Internacionales
España adoptó como medida para mejorar la incorporación de energías renovables la interconexión con Europa continental. Esta solución podría ser replicada en nuestro territorio ya que en la actualidad nuestro país cuenta con cuatro interconexiones. Estas son con Brasil en Garabí, Paraguay en Yacyretá, Uruguay en Salto Grande y Chile mediante la línea Cobos-andes. Las Interconexiones Internacionales trae ventajas técnicas-económicas. En el ámbito técnico obtendríamos una red más estable, mientras que en aspectos económicos se podría vender y comprar excedentes de energía con la remuneración económica correspondiente. Ambos aspectos podrán ser aprovechados por los países involucrados.

Sistemas de Transporte Flexible en Corriente Alterna (FACTS)
La incorporación de generadores, cualquiera sea el tipo, hace que se deban de construir nuevas líneas eléctricas o implementar equipos que permitan aumentar la capacidad de transporte de potencia en el SADI. La extensión del territorio argentino dificulta la construcción de nuevas líneas, solución que mejoraría el transporte y la estabilidad del sistema.

Los dispositivos FACTS son una familia de equipos que pueden utilizarse de manera individual o conjunta basados en electrónica de potencia permitiendo la mejora de la capacidad de transmitir potencia en los sistemas eléctricos de transmisión. También aumentan el margen de estabilidad mediante el control del flujo de potencia.

Otras de las aplicaciones de los dispositivos FACTS se da en generación eólica, estos dan solución ante las perturbaciones efectuadas por huecos de tensión. La presencia de una perturbación en la red eléctrica puede causar el desacople de un aerogenerador. Si el desacople es el de un parque eólico puede generar un fallo en cadena debido a la actuación de los automatismos de Desconexión Automática de Carga (DAC) y Desconexión Automática de Generación (DAG). Para sortear estos inconvenientes caben dos posibilidades: colocar un dispositivo integrado en cada aerogenerador, o bien colocar un dispositivo FACTS en el punto donde todo el parque eólico se conecta a la red eléctrica.

CONCLUSIONES
En vista de la información mostrada en el presente documento concluimos que la incorporación de energías renovables al SADI es inminente, y en cuanto suceda traerá aparejado consigo los problemas mencionados.

Creemos que, para lograr una correcta incorporación de energías renovables a la matriz eléctrica local, se deberá comenzar a estudiar las siguientes propuestas:

• Fomentar el uso de autos eléctricos y utilizar el parque automotor eléctrico como banco de baterías, esta es una medida que podría ganar importancia en los años futuros. Esta idea se basa en inyectar la energía sobrante de la batería de los automóviles en horarios específicos en los cuales el usuario no suela hacer uso de este. Por lo que la energía almacenada en las baterías pasaría a ser inyectada en la red en los horarios valle nocturno.

• Implementar nuevas tecnologías tales como los dispositivos FACTS, superando de este modo las limitaciones mencionadas en el desarrollo.

• Lograr una articulación interinstitucional tanto en el ámbito político como técnico-económico con los países limítrofes con el fin de facilitar la mejora o agregado de puntos de Interconexión Internacional. Este desafío es crucial debido a las grandes ventajas que podría traer a los países que estén involucrados.


Consideramos que estas ideas son el camino a seguir para lograr mitigar al mínimo posible las complicaciones en la red, producto de la incorporación de gran cantidad de generación de energías renovables. No obstante, se debe tener en cuenta que la generación convencional, lejos de ser obsoleta, será necesaria como reserva, al menos hasta que se desarrollen tecnologías de almacenamiento que sean económicamente rentables.

Por último y no menos importante, para que este cambio sea conveniente para ambas partes, Secretaria de Energía y Asociación de Generadores de Energía Eléctrica de la República Argentina (AGEERA), se deberán analizar nuevas medidas que contemplen incentivos para la generación convencional (por su gran importancia en la regulación de frecuencia) y renovable, de este modo se aseguraría la calidad del suministro eléctrico con una energía más ecológica debido a que las convencionales solo entrarían en servicio en situaciones de emergencia.

REFERENCIAS:
Marinozzi Emiliano, Lesce Agustina. “Informe Mensual, principales variables del Mes Noviembre 2020” CAMMESA, (2020),
https://portalweb.cammesa.com/MEMNet1/Informe%20Mensual/Informe%20Mensual.pdf

Alzieu Paula, Baigorria Sebastián, Barbarán Gustavo, Barrionuevo Javier, Guichon Diego, Kampel Daniel, Mastronardi Leonardo, Natale Oscar, Vila Juan Pablo, Pérez Pablo, Sfeir María Alejandra, Valles Daniela Puertas, “Escenarios Energéticos 2030”, Ex ministerio de Energía y Minería, (2017),
https://scripts.minem.gob.ar/octopus/archivos.php?file=7800

“Potencia Instalada por Región y Tecnología”, CAMMESA, (2020),
https://cammesaweb.cammesa.com/potencia-instalada/

“El sistema eléctrico español, previsión de cierre 2020”, RED Eléctrica de España, (2020),
https://www.ree.es/sites/default/files/11_PUBLICACIONES/Documentos/InformesSistemaElectrico/2020/Red-Electrica-Infografia-Sector-Electrico-Espanol-2020.pdf

“Adjudicaciones RenovAr. Plan de Energías Renovables en Argentina. Visualización de proyectos adjudicados por Ronda.”, Ex ministerio de Energía y Minería, (2019),
https://public.tableau.com/profile/datosenergia#!/vizhome/AdjudicacionesRenovARMINEMArgentina/AdjudicacionesRenovArArgentina

“Energía Renovables - Base de Datos”, CAMMESA, (2020),
https://cammesaweb.cammesa.com/erenovables/

NOTA: Las monografías son el trabajo final de la materia electiva de 5to. Año "Mercado Eléctrico y Planificación Energética", de la carrera Ingeniería Eléctrica de la UTN-FRBA.

Cuerpo docente: Profesor: Ing. Leonardo Casterás- Ayudante: Gustavo Zilber

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