ENERGÍA RENOVABLE

Dos años después de su histórica congelación, Texas es cada vez más vulnerable a las olas de frío, y hay más soluciones que solo construir plantas de energía.

A los tejanos les gusta pensar en su estado como la capital energética del mundo. Pero a mediados de febrero de 2021, el estado energético se quedó sin energía.

Un intenso brote de clima invernal, llamado informalmente Tormenta de invierno Uri por Weather Channel, se extendió por los EE. UU., trayendo nieve, aguanieve, lluvia helada y temperaturas gélidas. Texas se vio especialmente afectado, con los 254 condados bajo advertencia de tormenta invernal al mismo tiempo.

En todo el estado, las temperaturas árticas sostenidas congelaron las plantas de energía y los suministros de combustible, mientras que la demanda de energía para la calefacción del hogar subió a máximos históricos. Las fallas en cascada en los sectores de energía eléctrica y gas natural dejaron a millones de personas en la oscuridad durante días. Al menos 246 personas murieron, posiblemente muchas más, y los daños económicos estiman que los daños alcanzaron los 130 000 millones de dólares estadounidenses.

Los sistemas de agua, que requieren energía para el bombeo y el tratamiento, también resultaron gravemente dañados. Al menos 10 millones de personas recibieron avisos de agua hirviendo durante y después de la tormenta, a veces durante semanas. Los residentes de minorías y de bajos ingresos, que tenían menos recursos para encontrar viviendas alternativas y hacer reparaciones, sufrieron los peores impactos.

Como investigadores de energía con sede en Texas, hemos pasado gran parte de los últimos dos años analizando por qué el estado no estaba preparado para este evento y cómo puede hacerlo mejor. Una reacción instintiva común ante los desastres que provocan cortes de energía generalizados es exigir la construcción de plantas de energía más “firmes”, aquellas que usan combustibles como el carbón o el gas natural y están diseñadas para entregar energía en cualquier momento del día o de la noche. Pero las plantas de carbón y gas, y sus suministros de combustible, pueden fallar espectacularmente.

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Creemos que es importante pensar más allá de construir más centrales eléctricas. Nuestros hallazgos destacan otras soluciones que pueden ser más limpias, económicas y rápidas de implementar.

Los tejanos describen sus experiencias durante la tormenta de invierno Uri y sus impactos duraderos.

Planificación para el invierno

Los análisis posteriores a Uri revelaron que la falta de preparación para el invierno en los sectores de electricidad y gas era una causa crítica de fallas en todo el sistema. La legislatura de Texas promulgó nuevos requisitos de preparación para el invierno para los generadores de electricidad. Pero no hizo lo mismo con los productores de gas natural, que proporcionan combustible a alrededor del 40% de las centrales eléctricas de Texas y no pudieron hacerlo durante la tormenta.

Desde entonces, Texas experimentó caídas significativas en la producción de gas natural durante las olas de frío invernal de enero y febrero de 2022. Como sucedió durante Uri, la producción en muchos pozos de gas se detuvo porque el agua y otros líquidos que salen a la superficie con el gas natural se congelaron cuando golpeó un pozo congelado, creando una presa de hielo y deteniendo el flujo de gas hacia las tuberías.

En diciembre de 2022, la tormenta invernal Elliott provocó más caídas en la producción de gas, así como cortes de energía en todo el sureste de los EE. UU. Estos eventos muestran que los riesgos de confiabilidad del invierno no son específicos de Texas.

Desafíos del clima frío

Nuestra investigación muestra que la demanda máxima de electricidad en invierno en Texas, impulsada por la calefacción eléctrica de espacios, se ha vuelto más sensible a las bajas temperaturas en los últimos 20 años. Los picos de invierno también están creciendo más rápido y son más erráticos que los picos de verano. Sabemos que todos los veranos van a ser calurosos, pero no sabemos con certeza si el invierno será frío, lo que dificulta la planificación.

Texas está a la vanguardia de un cambio nacional para calentar los hogares con electricidad en lugar de petróleo o gas. Alrededor del 60% de los hogares en Texas usan bombas de calor o calefacción por resistencia eléctrica.

Las bombas de calor cambian la demanda de energía del hogar en invierno de fuentes emisoras de carbono como el gas natural a la electricidad. También pueden enfriar edificios de manera más eficiente que las unidades de aire acondicionado más antiguas. Sin embargo, las bombas de calor que no están clasificadas para bajas temperaturas pueden usar más energía para calentar en invierno que para enfriar en verano. Mejores estándares mínimos de eficiencia pueden ayudar a mitigar este desafío.

El cambio a la electricidad para calefacción indica que dentro de las próximas décadas, es probable que la demanda de electricidad en Texas alcance su punto máximo regularmente en invierno en lugar de verano. Mientras tanto, las temporadas intermedias de menor demanda en primavera y otoño, los momentos en que las plantas de energía nuclear y de combustibles fósiles normalmente se desconectan para el mantenimiento, se están acortando, ya que las olas de calor comienzan antes y las tormentas de invierno llegan más tarde a la primavera.

¿Que hacemos ahora?

Estas tendencias hacen que sea más difícil para los planificadores y operadores de redes garantizar que siempre haya suficiente capacidad de energía disponible, especialmente en invierno. Además de asegurarse de que Texas tenga suficiente capacidad de generación en línea, aquí hay tres áreas en las que creemos que el estado debería hacer más:

– Fomentar la eficiencia energética.

Actualmente, el Consejo Estadounidense para una Economía de Eficiencia Energética, una organización sin fines de lucro, clasifica a Texas en el puesto 29 entre los estados por sus políticas y programas para ahorrar energía y promover la eficiencia energética. La adopción de políticas como códigos de construcción más estrictos y estándares mínimos de eficiencia de electrodomésticos reduciría las facturas de energía de los consumidores. También reduciría la demanda máxima durante eventos extremos. Y si aún ocurren apagones, las casas bien aisladas permanecerán cálidas o frescas por más tiempo, lo que reduce los riesgos para los ocupantes.

– Incrementar la inversión en respuesta a la demanda.

Los programas de respuesta a la demanda ofrecen a los clientes de electricidad incentivos para apagar aparatos no críticos, como bombas de piscina o calentadores de agua, por períodos cortos para reducir la carga general en la red durante los períodos de alta demanda. Para el equilibrio en tiempo real de la oferta y la demanda en la red, apagar 500 megavatios de demanda no crítica es funcionalmente equivalente a encender una planta de energía de 500 megavatios. Si bien Texas ha progresado un poco en esta área, está por debajo del promedio en relación con sus pares.

Nuestra investigación muestra que Texas podría liberar 7 gigavatios o más de capacidad de generación eléctrica a través de la respuesta a la demanda, lo que duplicaría lo que tiene disponible en la actualidad.

Aumentar la respuesta de la demanda puede ser más económico que construir nuevas centrales eléctricas. Mientras que un nuevo parque eólico o solar puede costar $1,000 o más por kilovatio de capacidad de generación, los programas de respuesta a la demanda cuestan alrededor de $200 por kilovatio de demanda que se puede apagar.

También es más rápido. Los técnicos pueden instalar miles de termostatos controlados a distancia o interruptores de electrodomésticos en meses, en comparación con los años de tiempo de preparación necesarios para ubicar, licenciar y construir nuevas plantas de energía.

– Conectar la red eléctrica aislada de Texas a las interconexiones Oeste y Este.

La mayor parte de la electricidad en los EE. UU. se genera y vende a través de dos grandes redes que cubren casi todos los 48 estados contiguos. Texas ha mantenido su propia red dentro de las fronteras estatales como una forma de minimizar la regulación federal de su sector eléctrico. Si bien existen algunos lazos de corriente continua muy débiles con esas redes, las empresas de servicios públicos de Texas no pueden importar cantidades significativas de energía cuando los suministros son escasos, o exportarla cuando tienen un excedente y los estados vecinos necesitan apoyo.

Mapa de EE. UU. que muestra las redes ERCOT y de interconexión occidental y oriental.
La mayor parte de Texas obtiene energía de la red estatal, administrada por el Consejo de Fiabilidad Eléctrica de Texas (ERCOT), que tiene interconexiones limitadas con redes que suministran energía al resto de los EE. UU. continentales
ERCOT, CC POR-ND

La conectividad de la red ampliada haría que el suministro de electricidad en Texas fuera más confiable y permitiría a los generadores exportar energía baja en carbono de los abundantes parques eólicos y solares del estado. El rápido crecimiento de la generación eólica y solar en Texas les ha ahorrado a los consumidores del estado miles de millones de dólares y ha generado mucho dinero para los propietarios de tierras rurales y los gobiernos locales.

Esas plantas de energía renovable económicamente beneficiosas eventualmente saturarán el limitado mercado de Texas. Abrir el acceso a los consumidores en otros estados mediante la conexión de Texas a otras redes continuaría estimulando el crecimiento económico y la creación de empleos en áreas rurales y le daría a la red estatal un salvavidas durante eventos extremos. Nuestra investigación en curso muestra que esta sería una forma más económica y limpia de garantizar la confiabilidad que simplemente agregar más plantas de energía de gas natural.

Los funcionarios de Texas a menudo promocionan la estrategia energética del estado de «todo lo anterior», pero esa visión se centra principalmente en la producción. Desde nuestro punto de vista, un enfoque que emplee todas las herramientas en la caja de herramientas, incluida la eficiencia, la respuesta a la demanda y una mayor conectividad de la red, serviría mejor al estado.

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