El cambio climático afectará la energía solar y la estabilidad de la red en Australia: así es cómo

La generación de electricidad renovable ha alcanzado niveles récord en Australia. Las energías renovables produjeron el 36 % de la electricidad del país en 2022. La energía solar fotovoltaica (FV) tuvo la mayor contribución renovable (alrededor del 15 %) y se espera que siga creciendo en los próximos años.

Pero el aumento de la proporción de energías renovables conectadas a la red aumenta el desafío de mantener una red eléctrica estable, dado el impacto de las condiciones climáticas en su producción.

Una pregunta cada vez más importante es qué impacto tendrá el cambio climático en las inconsistencias inducidas por el clima en la generación de energía solar. Nuestra investigación recién publicada es la primera en cuantificar el impacto del cambio climático en la confiabilidad de los recursos solares en Australia durante el próximo siglo.

Observamos que, a medida que el clima se vaya calentando, en algunas regiones de Australia habrá más variabilidad inducida por el clima que en otras. En particular, las partes orientales de Australia pueden esperar menos períodos intermitentes o de calma en la generación de energía solar para fines de siglo. Por el contrario, algunas regiones del oeste enfrentarán períodos prolongados de generación de energía mínima o nula en el futuro.

A pesar del cambio climático, la buena noticia es que el futuro de la energía solar parece prometedor en la mayor parte de Australia. Nuestra investigación sugiere que la fiabilidad de los recursos solares aumentará en las regiones donde tenemos nuestras granjas solares actuales.

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¿Cómo afecta el crecimiento solar a la estabilidad de la red?

La red distribuye electricidad generada a partir de centrales eléctricas que utilizan carbón y gas, grandes parques solares y eólicos, energía solar en tejados, energía hidroeléctrica, etc.

A diferencia de las centrales térmicas de carbón o gas, la energía que generan las energías renovables no es constante, sino que varía en función del clima local. Por ejemplo, la cantidad de energía solar generada depende de la cantidad de irradiancia (intensidad de la luz solar) y, lo que es más importante, de la nubosidad en esa ubicación.

Por lo tanto, cualquier cambio en el clima afecta la cantidad de energía suministrada a la red. Estas variaciones de potencia no solo pueden causar un desequilibrio entre la oferta y la demanda de electricidad, sino también provocar fluctuaciones de voltaje y apagones.

Los equipos eléctricos están diseñados para funcionar a una frecuencia y un voltaje específicos. Si el voltaje supera el umbral, puede dañar el equipo. A mayor escala, los cambios de voltaje o la inestabilidad de la frecuencia pueden activar mecanismos de seguridad que desconecten partes de la red, lo que provoca apagones.

¿Cómo afecta el cambio climático a la producción solar?

Utilizando proyecciones de modelos climáticos regionales, nuestros resultados predicen que, en un escenario de mayores emisiones conocido como RCP8.5, a menudo descrito como “seguir como siempre”, la disponibilidad de recursos solares aumentará en la mayor parte de Australia hasta en un 1% para 2099. Prevemos pequeñas disminuciones de entre el 0,25% y el 0,5% cerca del oeste.

De manera similar, la duración de la energía solar extraíble (denominada “duración de los episodios”) aumentará en el este hasta 30 minutos por año. Prevemos pequeñas disminuciones en el oeste. Esto significa que el recurso será más confiable en el este y podemos esperar un suministro de electricidad más estable a partir de la generación solar fotovoltaica. Esto no tiene en cuenta las temperaturas más altas, que pueden reducir el rendimiento fotovoltaico.

También prevemos que los períodos en los que la generación de energía es nula o mínima (denominados “períodos de calma”) se reducirán en el este de Australia en unos 25 minutos al año. Esperamos que los períodos de calma aumenten ligeramente en el oeste. Estos cambios se deben principalmente a un aumento en la cantidad de días de cielo despejado en el este.

Un panorama menos prometedor para el parque solar más grande del mundo

Sun Cable está construyendo el parque solar más grande del mundo en el Territorio del Norte. Tendrá una capacidad de generación de al menos 14 gigavatios. Sun Cable planea suministrar electricidad a Darwin y Singapur.

Basándonos en nuestras simulaciones, predecimos una reducción del 2% en la radiación en el parque solar de Sun Cable para 2099. Esto podría llevar a una pérdida de unos 280 megavatios en su capacidad de generación total para entonces.

También prevemos una reducción de la duración de los episodios en el parque de Sun Cable, lo que indica que habrá períodos más cortos de producción de energía confiable. Asimismo, se prevé que la energía generada sea muy variable a lo largo del día debido a un aumento de los períodos de calma.

Es probable que Sun Cable deba considerar la posibilidad de contar con sistemas de almacenamiento de energía y estrategias para controlar las fluctuaciones de voltaje para abordar la intermitencia.

¿Qué más debe tener en cuenta Australia?

El último informe del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) destaca la urgente necesidad de prepararse para el cambio climático extremo y reducir en gran medida las emisiones de carbono. Una de las formas más eficientes de hacerlo es desarrollar más tecnologías de energía renovable conectadas a la red en todo el mundo.

Australia tiene un ambicioso objetivo de energía renovable y esperamos que en el futuro haya más parques solares conectados a la red. Esto significa que los operadores y distribuidores de la red tendrán que gestionar futuros períodos de alta demanda y oferta variable.

Una de las soluciones más eficientes es utilizar instalaciones de almacenamiento para absorber energía en momentos de alta producción. Estas instalaciones pueden luego suministrar energía cuando la producción renovable se detiene o es intermitente. Las baterías son una opción obvia y Australia tendrá varias plantas de almacenamiento de baterías de gran tamaño para 2025.

Antes de instalar plantas solares a gran escala, deberíamos evaluar los impactos del cambio climático utilizando una variedad de modelos climáticos y diferentes escenarios futuros para minimizar los riesgos futuros. También deberíamos considerar la instalación de plantas de energía renovable híbridas, como solar y eólica, en el mismo sitio. Esto ayudará a optimizar la combinación energética para reducir la intermitencia.