A principios de este mes, el Departamento de Energía de EE.A principios de este mes, el Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) publicó la última edición de su informe anual sobre el mercado de las tecnologías eólicas, que reúne una gran cantidad de datos para hacer un seguimiento de las tendencias en el coste, el rendimiento y el crecimiento de la energía eólica.
El informe encontró que la energía eólica de Estados Unidos El informe concluye que la energía eólica seguirá siendo una de las tecnologías de generación de electricidad más baratas, ya que el precio de la electricidad eólica a largo plazo disponible a través de un acuerdo de compra de energía es aproximadamente la mitad del coste previsto para el funcionamiento de una central eléctrica de gas natural.
Además, la fuerte competencia del gas natural y de la energía solar está preparada para empujar a la industria eólica a conseguir precios aún más bajos y un mayor rendimiento mediante el desarrollo de turbinas más grandes adaptadas para maximizar su producción incluso en regiones con velocidades de viento menos óptimas.
Este post repasará algunas de las principales tendencias de la energía eólica en Estados Unidos que se recogen en el informe del DOE. Para obtener un resumen completo, le sugiero que consulte el informe completo y el paquete de diapositivas asociado.
La energía eólica es una de las fuentes de electricidad más baratas de Estados Unidos
Aunque el precio total de la energía eólica depende directamente de las velocidades del viento en un lugar concreto, el examen de las tendencias nacionales en el coste instalado de la energía eólica muestra definitivamente que la energía eólica se ha convertido en una fuente de electricidad extremadamente barata.
El consumidor medio de Estados Unidos paga unos 12 céntimos por kilovatio-hora de electricidad. Ese precio incluye el coste de la generación de energía, los cables que la llevan desde los generadores hasta nuestros hogares y el coste de funcionamiento de la empresa de servicios públicos. El coste real de la generación de electricidad por sí solo es de entre 2 y 4 céntimos por kilovatio-hora: ese es el precio con el que la energía eólica tiene que competir para tener éxito.
En base a los datos recopilados en el Informe sobre el Mercado de las Tecnologías Eólicas, la energía eólica se sitúa sistemáticamente en el precio de mercado de la electricidad o por debajo del mismo. La energía eólica suele comprarse en grandes bloques a través de un contrato a largo plazo llamado acuerdo de compra de energía (PPA). La figura siguiente muestra el precio histórico de los contratos PPA de energía eólica desde 1996. El diámetro de cada círculo es el tamaño del parque eólico construido en megavatios, y la altura del círculo en el eje y es el precio del contrato en dólares por megavatio-hora (o dólares por 1000 kilovatios-hora).
En los últimos años, se ha adquirido una enorme cantidad de energía eólica a un precio de 20 dólares por megavatio-hora o por debajo de él, es decir, solo 2 céntimos por kilovatio-hora. Eso es competitivo con los precios típicos del mercado mayorista de electricidad, se mire por donde se mire.
Pero es importante tener en cuenta que el precio de la energía eólica que se ofrece a través de un PPA es un precio global que incluye el efecto de las subvenciones, como el crédito fiscal a la producción eólica federal, que proporciona una subvención fiscal de 18 a 23 dólares por megavatio-hora de energía producida. Si se excluye la bonificación fiscal a la producción y se observa el coste nivelado de la energía (LCOE) de la eólica interior, sigue siendo un coste extremadamente competitivo de menos de 50 dólares por megavatio-hora (5 céntimos por kilovatio-hora). A modo de comparación, la Administración de Información Energética calcula que una central de gas natural de ciclo combinado, la mejor de su clase, tiene un LCOE de unos 54 dólares por megavatio-hora (5,4 céntimos por kilovatio-hora). Así que incluso cuando se tiene en cuenta el efecto del crédito fiscal federal a la producción eólica, la energía eólica sigue siendo un recurso de generación extremadamente competitivo.
La competencia está impulsando a la eólica a ser más barata, más grande y mejor
Una de las ventajas de que la energía eólica sea totalmente competitiva con la generación de electricidad con combustibles fósiles convencionales es que ejerce una presión importante sobre la industria eólica para que mejore continuamente el coste y el rendimiento de sus aerogeneradores y se mantenga un paso por delante de la competencia.
Los datos del sector muestran que los aerogeneradores desplegados en 2016 tienen rotores de mayor diámetro, lo que les permite captar más viento en general, y mayores alturas de buje, que les permiten captar los vientos más estables disponibles a mayor altura. El diámetro medio de los rotores en 2016 fue de 108 metros, lo que supone un aumento del 13% respecto a la media de los cinco años anteriores, mientras que la altura media del buje en 2016 fue de 83 metros, un 1% más que la media de los cinco años anteriores. Como resultado, la capacidad media de generación de los aerogeneradores recién instalados en Estados Unidos en 2016 fue de 2,15 megavatios, un 11 por ciento más que la media de los 5 años anteriores.
Las mejoras en el diseño de los aerogeneradores no solo han ayudado a aumentar la potencia máxima que pueden producir (o su capacidad de generación), sino también su factor de capacidad, una medida de la frecuencia con la que realmente producen energía. El factor de capacidad medio de los proyectos instalados en 2014 y 2015 fue superior al 40%, lo que significa que produjeron el 40% de la máxima energía posible que podrían producir si hubiera mucho viento las 24 horas del día, los 365 días del año.
¿Qué pasa con los costes de integración asociados a la variabilidad del viento?
En este punto te estarás preguntando, ¿qué pasa con todos los costes asociados a la variabilidad del viento? No necesitamos almacenamiento para gestionar las fluctuaciones de la producción de energía eólica? Desgraciadamente, no hay respuestas cortas a cuáles son los costes de integrar una fuente de electricidad variable como la eólica. La respuesta es un «depende» definitivo.
Una cosa que podemos hacer es observar cómo ha cambiado la cantidad de viento que los operadores de la red han reducido forzosamente, o restringido, a medida que ha aumentado la cantidad de energía eólica en la red. La siguiente figura muestra tanto las tasas de penetración de la energía eólica como las tasas de restricción de la energía eólica entre 2008 y 2016 para siete operadores de sistemas independientes (ISO) de Estados Unidos (mapa de los ISO de Estados Unidos aquí).
Cuando se observa el cambio total en la penetración de la energía eólica y la restricción de la misma en las siete ISO, la restricción ha disminuido a pesar de que la penetración de la energía eólica ha aumentado significativamente. Esto no significa que los costes de integración de la energía eólica no sean significativos. De hecho, una de las principales razones por las que las restricciones han disminuido desde su pico en 2009 es que las regiones han invertido en líneas de transmisión a gran escala para conducir la energía eólica desde las llanuras hasta las ciudades, y equilibrar mejor la producción de energía eólica con la demanda. En la región del Consejo de Fiabilidad Eléctrica de Texas (ERCOT), por ejemplo, las empresas de servicios públicos invirtieron 7.000 millones de dólares en líneas de transmisión que conectan el ventoso oeste de Texas con las ciudades del este y el centro, lo que redujo considerablemente los cortes. Como todas las inversiones en líneas de transmisión, esos costes se repartieron entre toda la base de clientes, por lo que no se reflejan en el coste de la energía eólica que aparece en los gráficos anteriores. Pero cuando se reparte una inversión de mil millones de dólares entre millones de clientes, el coste incurrido por cliente es relativamente modesto.
A medida que el precio excepcionalmente bajo de la energía eólica estadounidense impulsa la instalación de más parques eólicos, será interesante ver cómo los operadores de la red estadounidense gestionan el reto de integrar la energía eólica con el resto de la red. Hasta ahora, al menos, han tenido éxito. Pero los responsables políticos y los reguladores deben ser conscientes de la necesidad de nuevas capacidades de transmisión y otras mejoras de la red para integrar la energía eólica a medida que se instalan más turbinas en más lugares. Identificar las inversiones de menor coste para integrar la mayor cantidad de energía renovable no es una tarea sencilla, pero será cada vez más vital a medida que las energías renovables se desprendan de la etiqueta de «energía alternativa» y se conviertan en un importante contribuyente al suministro eléctrico de Estados Unidos.