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Clean Energy

Energías limpias: infraestructura de redes

Agosto 2019

Se busca: una red del siglo XXI para potenciar un futuro sin emisiones de carbono

Las energías renovables se han vuelto baratas y abundantes. Ahora necesitamos una infraestructura de redes avanzada para aprovecharlas mejor.

Indiana es el segundo estado de EE.UU. en cuanto a consumo de carbón. También se encuentra entre los 10 mayores productores del país. Entonces, ¿por qué ha decidido dejar de lado el carbón? La respuesta es sencilla: por el coste. 

Indiana, que se dedica a la minería de carbón desde la década de 1830, está abandonando los combustibles fósiles en favor de las energías solar y eólica porque, según su principal empresa de suministro público, la medida ahorrará a los consumidores miles de millones de dólares.

Indiana no es un caso único. En otros estados de EE.UU., y en países de todo el mundo, el coste de producir electricidad renovable ha disminuido drásticamente, posibilitando que las energías solar y eólica destronen a los combustibles fósiles1.

Esta noticia es alentadora, ya que las ciudades y los países luchan por reducir las emisiones de carbono que ocasionan el calentamiento del planeta justo en una época en la que cada vez más dispositivos, automóviles y edificios conectados están disparando la demanda de electricidad.

Sin embargo, una energía barata y limpia no sirve de nada a menos que se suministre donde se necesita, de día y de noche y sin falta. Es aquí donde la red eléctrica entra en juego.

Las redes de suministro eléctrico se corresponden con la cantidad de electricidad que se genera con la carga, o con la cantidad que se consume. Pero la infraestructura actual de las redes, ya de por sí sometida a la presión de fenómenos meteorológicos extremos tales como huracanes o incendios, no está bien adaptada para hacer frente a la avalancha de energías renovables.

La naturaleza intermitente de la energía solar o eólica hace que estas fuentes sean también inadecuadas para la distribución energética a gran escala.

Por eso el mundo necesita desarrollar una infraestructura de transmisión avanzada.

Para investigar las posibles soluciones, los miembros del Comité Consultivo de Pictet-Clean Energy y el equipo de inversión de la estrategia visitaron recientemente el National Renewable Energy Laboratory (NREL) de Denver y el Electric Power Research Institute de Palo Alto, dos organizaciones reconocidas por sus estudios pioneros en materia de energías renovables.

Allí, los miembros de nuestro Comité Consultivo vieron por sí mismos los avances en la tecnología de las energías renovables y conocieron nuevas perspectivas sobre las necesidades de infraestructura que conlleva la adopción de los vehículos eléctricos, así como los retos y oportunidades que implica la integración de una proporción cada vez mayor de energías renovables en la red eléctrica.

Renovación de la red

La red actual se basa en un sistema unidireccional en el que la electricidad fluye desde las centrales eléctricas hasta los hogares y las empresas. Utiliza la corriente alterna (CA) tanto para la transmisión a larga distancia como para la distribución local.

La CA ha cambiado poco desde su desarrollo a finales del siglo XIX, cuando salió victoriosa de la “Guerra de las Corrientes” y se convirtió en el estándar de las redes eléctricas de todo el mundo.

Por medio de un transformador, la CA puede convertirse fácilmente en diferentes tensiones. Pero su mayor carencia es que pierde potencia en el tránsito. Dado un mismo voltaje, la pérdida de un sistema de CA es aproximadamente el doble que la de un sistema de CC, el cual puede transmitir energía de forma más económica y eficiente a través de distancias muy largas.

Las limitaciones de la CA se hacen más patentes cuando se trata de distribuir energías renovables, ya que las energías solar, eólica e hidroeléctrica suelen generarse muy lejos de los lugares donde se utilizan.

Por este motivo, la capacidad renovable de las redes de CA está limitada a tan solo el 15% del mix energético total, según las estimaciones de los miembros de nuestro Comité Consultivo.

Aumentar el porcentaje podría desestabilizar la red y provocar continuos cortes de corriente.

Aquí es donde la CC podría marcar la diferencia. 

Una estrategia energizante

Manera en que la UHVDC acelerará la integración de las energías renovables en las redes

Modelo de red con UHVDC

Fuente: Pictet Asset Management, Tepco, CEERT

En su versión moderna, la corriente continua de ultra alta tensión (UHVDC) es aún más potente, capaz de utilizar voltajes de hasta 1.100 kV, frente a los 1,5 kV de la CC convencional.

La UHVDC también puede conectar sistemas de transmisión de CA sin conexión a través de diferentes áreas (véase el gráfico). Esto significa que una macro red basada en UHVDC permite a los operadores aprovecharse de diferentes fuentes de energías limpias situadas a cientos o miles de kilómetros de distancia durante todo el día, y alternar eficazmente entre las distintas fuentes en función de la demanda y de la meteorología.

Casi una década después de convertirse en el primer país en adoptar la UHVDC, China inauguró la línea de UHVDC más larga y potente del mundo a principios de 2019. El nuevo trazado se extiende a lo largo de 3.218 kilómetros –una distancia superior a la existente entre Londres y Moscú. Suministra 66.000 millones de kilovatios/hora de electricidad desde el extremo noroeste –donde abunda la energía solar y eólica– hasta el este del país, densamente poblado, para satisfacer la demanda de 50 millones de hogares. 

La HVDC está afianzándose en otros lugares: Europa también planea modernizar la infraestructura de sus redes con el ambicioso objetivo de convertirse en una “placa de cobre” en la que una sólida red de transmisión paneuropea facilitará la distribución de energía más allá de las fronteras, desde las regiones soleadas o ventosas hasta las zonas lluviosas y nubosas.

Alemania, por ejemplo, está desarrollando una conexión de red HVDC para transportar energías renovables desde el ventoso norte hasta las regiones de alto consumo del sur.

El proyecto Sudlink, de 800 km, debería ayudar a Alemania a alcanzar su objetivo nacional de generar el 65% de sus necesidades energéticas a partir de fuentes renovables para 2030, frente al 38% actual.

Los críticos sostienen que los elevados costes iniciales de la UHVDC son un obstáculo importante para su adopción.

No obstante, los beneficios a largo plazo podrían ser enormes. Según los miembros de nuestro Comité Consultivo, los proyectos de infraestructura de redes en Europa suelen amortizarse en un plazo de entre tres y cinco años gracias al ahorro derivado de la mayor eficiencia.

Los proyectos de infraestructura de redes en Europa suelen amortizarse en un plazo de entre tres y cinco años gracias al ahorro derivado de la mayor eficiencia.

El viento de Wyoming

Lo más importante es que EE.UU., el mayor consumidor de energía del mundo, también se ha convertido en un entusiasta de la CC.

El proyecto TransWest Express, con un presupuesto de 3.000 millones de USD, pretende instalar una línea de transmisión de UHVDC para llevar energía eólica desde Wyoming hasta California, que necesita energías limpias para cumplir sus objetivos de reducción de las emisiones de carbono.

El NREL calcula que la línea ahorrará 1.000 millones de USD al año a los consumidores californianos.2

Las investigaciones realizadas por el Earth System Research Laboratory revelaron que las redes eléctricas de este tipo, que aprovechan mejor el abundante potencial de la energía eólica, podrían reducir las emisiones de carbono hasta en un 80% en comparación con los niveles de 1990.3

Invertir en la transición del mundo hacia un sistema de energías limpias

Gracias a las nuevas e innovadoras tecnologías de las redes, las energías renovables tienen potencial para ganar amplitud. Esto representa un futuro prometedor para los inversores, que deberían beneficiarse de la transición a largo plazo hacia un mundo con bajas emisiones de carbono.

La cartera Pictet-Clean Energy invierte en empresas que desempeñan un papel importante en esta transición hacia las energías limpias.

La industria de la corriente continua de alta tensión ofrece infinidad de oportunidades de inversión, ya que el mercado está destinado a crecer a una tasa anual compuesta de casi el 9% hasta alcanzar los 16.300 millones de USD en 2026.4

Las tecnologías en las que se basa el sistema HVDC también deberían experimentar un crecimiento. Sirvan como ejemplo los semiconductores industriales, que son esenciales para el funcionamiento de las redes eléctricas.

Chips de silicio son necesarios para transformar la energía entre los diferentes voltajes de CA y CC y en diferentes frecuencias, lo que contribuye a minimizar la pérdida energética y mantener estable el flujo de electricidad.

Está previsto que la demanda de semiconductores industriales se duplique entre 2016 y 2022 hasta alcanzar los 81.000 millones de USD, registrando un crecimiento superior al 10% anual.5