Francisco Ruiz, Director de Consultoría de Negocio en Energía & Utilities en Everis

El sector energético está viviendo una transformación muy profunda debido a la necesidad de mitigar los efectos del cambio climático, así como de minimizar el uso de los combustibles fósiles. Iniciativas internacionales como el protocolo de Kioto, el Acuerdo de París o el Green Deal, así como algunas iniciativas nacionales como el PNIEC (Plan Nacional Integrado de Energía y Clima) se basan en un complejo plan global que pretende modernizar la sociedad y la actividad económica europea, empezando por reducir las emisiones de gases de efecto invernadero de la UE en un 55% para 2030 respecto a los niveles de 1990. El objetivo para 2050 es tener una emisión neta de gases de efecto invernadero nula. Así pues, todos estos planes presionan a las empresas y a los gobiernos para que realicen la transición a las fuentes renovables. Los procesos revolucionarios de generación de energía, como la hibridación, son cada vez más populares y están desplazando a otros métodos.

Entonces, ¿qué es la hibridación y cómo funciona?

La hibridación es un proceso innovador que consiste en generar electricidad a partir de dos o más fuentes en una misma ubicación, normalmente de origen renovable, compartiendo el mismo punto de conexión a la red. De hecho, la combinación de energías eólica y fotovoltaica en instalaciones híbridas ha demostrado ser una de las herramientas más eficaces para suministrar energía limpia y eficiente en estos momentos.

Al invertir en instalaciones híbridas renovables, tanto los países como las empresas están un paso más cerca de reducir su huella de carbono y alcanzar los objetivos establecidos por los programas y acuerdos internacionales. Si analizamos las cifras, la quema de gas natural para producir electricidad libera entre 0,6 y 2 libras de dióxido de carbono equivalente por kilovatio-hora (CO2E/kWh), mientras que la energía eólica es responsable de sólo 0,02 a 0,04 libras de CO2E/kWh y la solar de 0,07 a 0,2[1]. 

Figura 1. Esquema de instalación híbrida renovable

Las centrales híbridas son eficientes por un simple concepto: las energías que se producen se complementan. En el caso de las energías eólica y fotovoltaica, son complementarias tanto a escala horaria como mensual: la energía eólica presenta, en términos generales, valores máximos durante el crepúsculo y valores bajos en las horas centrales del día. La energía solar, por el contrario, sólo alcanza su máximo durante las horas de sol y, más concretamente, al mediodía. En cuanto a las fluctuaciones mensuales, la velocidad del viento es menor en verano y más fuerte durante el invierno, exactamente lo contrario que la energía fotovoltaica, por lo que la complementa. Por lo tanto, los sistemas híbridos producirán energía cuando sea necesario utilizando los tiempos de funcionamiento de altura para los sistemas eólicos y solares que se producen en diferentes momentos del día y del año. La optimización de una hibridación tecnológica comienza con un estudio de viabilidad que analiza todos los factores relevantes, como el efecto de las sombras de los aerogeneradores o el emplazamiento del punto de conexión y la capacidad instalada.

Actualmente, hay algunos proyectos híbridos de eólica y fotovoltaica en marcha en países como Australia, India, Estados Unidos y China. Por ejemplo, la multinacional eléctrica española Iberdrola pondrá en marcha a finales de 2021 su primer proyecto de energías renovables tras la adquisición de Infigen Energy, uno de los principales promotores de proyectos de energías renovables de Australia. Las instalaciones combinarán 210 MW eólicos con 107 MW fotovoltaicos y una vez en funcionamiento generarán suficiente energía limpia para poder alimentar el equivalente a 180.000 hogares australianos al año[2].

Ilustración 2: Proyecto del parque de energía renovable de Port Augusta

Así mismo, el bombeo hidráulico representa una de las tecnologías más maduras para el

almacenamiento de energía a gran escala, siendo combinables con infraestructuras de generación renovable como son la solar flotante y eólica offshore. El funcionamiento de las centrales hidroeléctricas de bombeo y su complementariedad con otras tecnologías ofrecen muchas oportunidades para dotar al sistema eléctrico de mayor flexibilidad y capacidad de respuesta. Las previsiones para España es disponer de 9,5 GW instalados de bombeo hidráulico para 2030.

Ilustración 3: Proyecto de San Diego County Water Authority

Por último, a nivel mundial existe un creciente interés para el desarrollo de instalaciones híbridas combinando paneles solares y generadores eólicos con baterías de almacenamiento, un ejemplo relevante sería el caso de la India donde está en fase de construcción una instalación que producirá 30 GW.

Ventajas de la generación híbrida renovable

Las ventajas de esta energía revolucionaria se dividen en dos categorías distintas: los beneficios del generador y los del sistema eléctrico. Uno de los principales beneficios del generador de hibridación renovable es que optimiza la capacidad de evacuación reduciendo la variabilidad, aumentando la gobernanza de la generación mediante el acoplamiento y aplanamiento del perfil y el factor de carga de la instalación híbrida.

Otro beneficio de los generadores es que aumentan los ahorros en CAPEX y OPEX debido a las sinergias en la instalación y operación. Las principales formas de disminuir los costes son en el coste de los equipos y de las infraestructuras de conexión a la red, en el coste de la obra civil que incluye las vías de acceso, los edificios, el alumbrado, etc. y en los costes asociados a los aspectos de gestión del negocio como los financieros, legales, de asesoría técnica, etc.

Además, los generadores también disminuyen el tiempo y los costes relacionados con los permisos porque dado que utilizan una instalación existente para hibridar. Mientras un permiso cumpla con las normas de acceso y conexión a las redes de transporte y distribución, siempre que no se necesite un "nuevo" punto de conexión a la red, bastará con una actualización del permiso.

En cuanto a las ventajas que aporta la hibridación renovable al propio sistema eléctrico, generalmente están vinculadas a la reducción del impacto ambiental, el ahorro de costes de infraestructura, la mejora de la calidad y estabilidad del suministro horario y estacional, la reducción del riesgo de posibles sobrecargas y restricciones técnicas en la red, y la reducción del número de solicitudes de puntos de acceso y conexión.

Retos de la hibridación renovable
Aunque las instalaciones híbridas generan beneficios tanto para el generador como para la electricidad del sistema, también presentan ciertos retos. En primer lugar, cuando se supera la capacidad máxima asignada en un punto de conexión, se producen pérdidas de generación que hay que gestionar. En segundo lugar, para desarrollar una instalación híbrida se necesita cierta rentabilidad económica y el apoyo de los organismos públicos. Por ejemplo, algunos países europeos han implantado un modelo de subasta. En Alemania, 394 MW de los 650 MW han sido subastados a proyectos híbridos, en la última ‘Licitación de Innovación’. En España, el 26 de enero de 2021, el gobierno publicó los resultados de la primera subasta del Régimen Económico de las Energías Renovables (REER). En total, se adjudicaron 3.034 MW de capacidad de energía renovable, incluidas las centrales híbridas, a 28 promotores de energías renovables.

El acceso a los recursos renovables locales es también un reto importante para las instalaciones híbridas. Los proyectos de hibridación de energías renovables sólo serán viables en lugares que tengan acceso a diversos recursos renovables como la irradiación solar, recurso eólico, la hidroelectricidad, etc., además de otros factores como la nubosidad, una determinada tipología del terreno, etc.

La viabilidad medioambiental también es un reto importante, especialmente en los proyectos de zonas industriales abandonadas que deben cumplir ciertos requisitos medioambientales. Por último, pero no menos importante, las instalaciones híbridas no pueden existir sin un marco regulatorio adecuado. En el caso de España, la regulación ha tenido que abordar ciertas modificaciones para permitir el desarrollo, la explotación de este tipo de proyectos, pero también permitir la participación en diferentes mercados.

La hibridación de renovables constituye una solución tecnológica que no sólo facilita de forma más eficiente la integración masiva de renovables en el sistema, sino que permite a las compañías eléctricas maximizar el uso de sus puntos de conexión y permisos de acceso a la red. Es una forma revolucionaria de integrar algunas de las energías más ecológicas que hay ahora mismo. Las instalaciones híbridas de renovables están aportando soluciones a algunos de los problemas más acuciantes relacionados con la energía, como la reducción significativa de las sobrecargas en la red, la disminución de las solicitudes de nuevos pines de conexión y del impacto medioambiental al aprovechar los emplazamientos e infraestructuras ya existentes.