Humo. Polución. Contaminación. En la carrera por la reducción de emisiones a la atmósfera se presenta el coche eléctrico como piedra angular. No es una casualidad que el Global EV Outlook 2019, el último informe de International Energy Agency sobre el parque mundial del vehículo eléctrico, cuantificara más de 5 millones de unidades, un aumento de dos millones respecto al año anterior.
Cinco millones de coches eléctricos que consumirán energía de la red para recargar sus baterías. Considerando la tendencia exponencial de su crecimiento, es necesario plantearnos cómo afectaría a nuestros sistemas eléctricos su implantación masiva.
Desde la central hasta tu enchufe, todo está en equilibrio
Los sistemas eléctricos están conformados por varios actores. Todo comienza en las centrales, donde se genera la energía empleando diversas fuentes como la nuclear, la quema de combustibles fósiles, el movimiento natural del viento o la incedencia de rayos solares, entre otros. Tradicionalmente se ha transportado la energía desde estas centrales hasta los puntos de consumo a través de líneas de alta tensión, y en ellos se empleaba para distintos fines como encender una lavadora, accionar los motores de una fábrica o cargar el dispositivo desde el que estás leyendo este artículo.
La naturaleza de la electricidad se describe como una onda, parecida a la que se forma en la superficie de un lago en el que cae una piedra. Hay picos y valles en su propagación, y lo que mide la rapidez con la que se forman es la frecuencia. En el caso de la electricidad, es precisamente esta frecuencia el principal parámetro de control y la que define, por un lado, la velocidad a la que deben girar los generadores para producir la electricidad, y por el otro, la cantidad de energía que debe ser generada en cada instante para cubrir la demanda.
Siempre la frecuencia debe mantenerse en un valor constante de 50 Hz en países con influencia europea y 60 Hz en países con influencia estadounidense. Estos valores tienen su origen en las compañías que lideraban la industria a finales del s. XIX y que aún a día de hoy siguen siendo grandes referentes en el sector: la europea AEG y la americana Westinghouse Electric.
Pero, ¿cómo logramos que la frecuencia permanezca con muy pequeñas oscilaciones en torno a un valor tan concreto? Generando exactamente la misma cantidad de energía que se consume en cada instante.
Si encendemos la lavadora, en algún punto del sistema eléctrico hay un grupo de generadores que están instantáneamente vertiendo esa energía de más a la red. Y lo mismo ocurrirá cuando la apaguemos. Todo está conectado. Todo está en equilibrio.
¿Generación o consumo? ¿Qué controlamos?
Precisamente la necesidad de mantener este equilibrio y la filosofía de que la generación debe ajustarse a la demanda es uno de los principales inconvenientes de las energías renovables. Si dependemos de un recurso que no controlamos, como el viento o el Sol, ¿cómo podemos garantizar que tendremos disponibilidad de energía cuando sea necesaria? Los sistemas de almacenamiento energético son una parte clave que harían gestionables estos tipos de energía.
Con la evolución de los hábitos de consumo y las tecnologías de generación entran también nuevos factores en juego. La generación distribuida permite que huertas solares, como las ubicadas en cubiertas de edificios, puedan inyectar la energía que generan directamente en la red de distribución cerca de los puntos de consumo, sin necesidad de pasar a la red de alta tensión para su transporte. En este sentido, el sistema eléctrico incorporaría nuevos elementos que aportan complejidad a la antigua linealidad generación-consumo, creando una compleja red que se podría esquematizar de la siguiente manera:
Así que, llegados a este punto, conviene redefinir criterios.
Tradicionalmente era el consumo lo que variaba y la generación era toda gestionable. Si consideramos que actualmente tenemos variaciones no controladas en ambos extremos de la cadena, ¿no sería más razonable tipificar una serie de consumos que puedan adaptarse a la generación variable?
Para comprenderlo, pongámonos en situación. Imaginemos un consumo como el que pueda demandar una desaladora de agua, que se encarga en algunas regiones de desalar agua de mar para utilizarla en viviendas como agua corriente. Si nosotros sabemos que los momentos de mayor producción de energía solar coinciden con el mediodía, ¿no sería razonable controlar que el momento de desalar agua sea precisamente a mediodía?
Teniendo en cuenta esto, ese consumo siempre se hará cuando se sabe que existirá disponibilidad de recurso renovable. Habremos hecho gestión de la demanda para adaptarnos a la generación.
Vehículos eléctricos: baterías al servicio de la red
Con la inclusión del concepto de vehículo eléctrico añadimos a la red nuevos elementos de consumo. Un conjunto de millones de baterías que recargarán energía fundamentalmente durante la noche, mientras sus usuarios descansan en casa.
La curva de consumo diaria, que se puede seguir en tiempo real en la web de Red Eléctrica de España, indica que los momentos de mayor consumo del día se dan en torno a las 13:00 y las 20:00. Sin embargo, durante la noche sigue habiendo capacidad de producción renovable que se pierde por la falta de opciones de almacenamiento energético a gran escala.
Si millones de vehículos cargasen sus baterías durante la noche, esta curva de consumo variaría en gran medida entre las 23:00 y las 6:00, permitiendo que toda esa energía renovable nocturna pueda inyectarse en la red para ser consumida y almacenada. Tenemos, así, un doble efecto: no sólo estamos evitando que la quema del combustible se realice en el vehículo contaminando el aire de nuestras ciudades, sino que además fomentamos el incremento de la presencia de renovables en la red.
Pero esta historia no acaba aquí. Con el desarrollo de las redes eléctricas inteligentes se pretende llegar a un punto en el que estas baterías no sólo consuman energía del sistema eléctrico para mover los coches, sino que tendrían una doble función. Una cantidad tan grande de vehículos como la que se espera, realmente formaría una enorme matriz de baterías que actuarían conjuntamente como un gran sistema de almacenamiento energético dinámico. Entrarían en juego sistemas inteligentes de regulación que optimicen cuáles son los mejores momentos para recargar los vehículos, pero que además permitan que el sistema eléctrico reciba energía de ellos cuando sea preciso.
Los coches, de esta manera, serían mucho más que un punto de consumo de la red. Serían una parte activa de ella que operaría como carga en algunos momentos y como generador en otras ocasiones, todo esto dentro de una acción coordinada con un objetivo muy claro: la búsqueda de sinergias entre la movilidad y la gestión de la red eléctrica en una apuesta clara por el desarrollo sostenible.
Por tanto, no sólo podemos decir que los sistemas eléctricos efectivamente podrán soportar el incremento de consumo que supondrá el aumento masivo de coches eléctricos, sino que además se pueden beneficiar de él. Únicamente habría que acompañar, a partir de cierto punto, el crecimiento de la flota de vehículos con el crecimiento de la infraestructura de generación y transporte de energía (igual que ocurre con todas las industrias que se integran en la red eléctrica). Hace unos años que se dio el pistoletazo de salida y desde entonces se están dando pasos de gigante. Queda aún un largo camino por recorrer. ¿Seguiremos estando a la altura de este gran reto que se nos presenta?
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