La Hibridación de Centrales Eléctricas: Eólica, Fotovoltaica y Almacenamiento, Guías, Proyectos, Investigaciones de Centrales Eléctricas

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CENTRALES HÍBRIDAS

Centrales y subestaciones eléctricas

Autor: Álvaro Bassy Navarro

Fecha: Noviembre 2021

La hibridación consiste en la optimización de la capacidad de evacuación de una instalación al añadir potencia adicional, de otra tecnología, que permita aumentar el factor de capacidad sin incrementar la potencia de acceso. Las configuraciones con mayor proyección consisten en la unión de centrales eólicas, fotovoltaicas o hidráulicas entre sí o bien combinado una de estas renovables con almacenamiento. Las energías renovables cubren cada vez mayor porcentaje de la demanda eléctrica y su potencia instalada no deja de aumentar tanto globalmente como en España en particular donde también favorece la estrategia de descarbonización a este futuro renovable. Este tipo de tecnologías son la base de la hibridación y más adelante se explicarán con más detalle las distintas configuraciones. La situación actual española es del 53% renovable en cuanto a potencia instalada y el 38% renovable de la generación. Para 2030 se ha propuesto como objetivo por el PNIEC un crecimiento hasta un 76% en potencia instalada y un 74% en generación renovable por lo tanto el futuro es renovable. Las centrales híbridas son bastante recientes y sobre todo en España donde todavía no se contempla la posibilidad de hibridación ni su tramitación, pero esto no frena el interés del sector eólico en que se lleve a cabo, cumpliendo con todos los requisitos de seguridad y calidad del servicio. Las principales ventajas de la instalación de centrales hibridas en la red serían:

• Incremento del factor de capacidad de la instalación y su gestionabilidad
• No se incrementa el impacto ambiental al compartir terreno
• Mejora del uso de la infraestructura eléctrica existente sin incrementar la potencia de acceso en el nudo
• Mejora en la estabilidad de la energía eléctrica suministrada en caso de que tenga almacenamiento
• Optimización de la O&M (operación y mantenimiento)
• Reducción del riesgo de posibles sobrecargas en la red
• Ahorro en CAPEX (inversión inicial) y OPEX (gastos y costes operación) mejorando su eficiencia
  • Desarrollo de capacidades para la participación en servicios de ajuste Los pocos inconvenientes que tienen y son básicamente limitaciones serían:
• No se puede aumentar la capacidad de acceso a la red por encima del 5% en el caso de la hibridación de una central ya existente
• Radio de circunferencia de toda la instalación menor de 10km

generación. El sistema de almacenamiento podría ser por baterías de Li-Ion, de plomo, generadores de hidrógeno o bombeo, estos todavía siguen en desarrollo debido a su alto coste por ser tan innovadoras pero el precio está bajando considerablemente y ya se encuentra en los 200 $/kWh. Iberdrola tiene planteado desarrollar dos plantas FV con almacenamiento en el surde España y Acciona ya ha empezado la construcción de la primera central híbrida de eólica con baterías Li- Ion. PROPUESTA REGULATORIA De cara a instalar centrales híbridas tenemos dos opciones fundamentales: nuevos proyectos de centrales híbridas desde 0 combinando dos renovables o con almacenamiento; o bien hibridación de instalaciones existentes como parques eólicos o huertas solares. Para comprender el concepto de hibridación, tenemos que asegurarnos de que no se incrementa la potencia de acceso de la instalación o un máximo de 5% y que la electricidad generada por las diferentes tecnologías llegue a la misma subestación y compartan un único punto de conexión a la red, sino se podría confundir con dos centrales muy cercanas que obtienen la energía de distintos recursos. Como los proyectos híbridos son muy nuevos, todavía se tiene que habilitar un formulario para la solicitud de acceso porque hoy en día solo se hacen por tecnología individual. Cabe la posibilidad de modificar un proyecto de una sola tecnología que se esté realizando por uno híbrido sin la necesidad de tramitar el permiso de acceso y conexión. Si los parques eólicos o las plantas fotovoltaicas ya existen y están en funcionamiento, mientras que no se incremente la potencia de acceso como hemos dicho antes, tampoco será necesario tramitar nuevos permisos al no tratarse de una nueva central. Alguna propuesta consiste en modificar o ampliar el Reglamento UE 2016/631 para permitir y facilitar el desarrollo de las instalaciones híbridas en los próximos años. En España, la Ley 24/2013 del sector eléctrico permite la autorización de instalaciones con potencia instalada superior a la de acceso sin superar el límite de 5% y el RD 23/2020 ya permite acceso a un mismo punto de red de instalaciones que empleen distintas tecnologías. Por último, para promover la puesta en marcha de la hibridación sería conveniente reservar un cupo de potencia para este tipo de instalaciones. RETOS DE CARA AL FUTURO Para maximizar el rendimiento de las centrales híbridas se deberá tener en cuenta para dimensionar la planta que, si ambas tecnologías operan al mismo tiempo, la potencia sería mayor que la de acceso por lo que se tendrá que desconectar una de ellas y se producirían pérdidas de generación. El sector económico es una pieza fundamental y el proyecto debe de ser rentable

para que se lleve a cabo, por esta razón los organismos públicos tienen que dar seguridad jurídica y habilitar mecanismos para que se realicen inversiones en hibridación cumpliendo con los objetivos para 2025 y 2030 que indica el PNIEC. Es necesario que el terreno en el que se implemente la planta sea rico en los recursos utilizados para producir energía, ya sea irradiación solar, corrientes de viento o saltos de agua como combinación. Esto no es tan sencillo como lo era hasta ahora con centrales monotecnológicas porque no hay tantos lugares que cumplan con los requisitos sin superar las limitaciones medioambientales. Los fabricantes que más están invirtiendo en la hibridación son Vestas, Siemens, Gamesa y General Electric y algunos de los desarrolladores más importantes son Iberdrola y EDPR de Portugal. Las centrales híbridas con más posibilidades de ser explotadas en los próximos años se basan en la implantación híbrida a plantas eólicas en operación. Podemos diferenciar 4 aspectos a analizar para implantar la hibridación en parques eólicos:

1. Área de implantación: limitaciones de propiedad previamente existente, restricciones ambientales que condicionen la nueva planta, problemática logística (pendientes del terreno, zonas inundables), zonas de viento no ocupables por sombras o complicados accesos y otras limitaciones.
2. Cálculo de la capacidad solar a instalar: cumplir con las limitaciones de RD 647/2020 (reactiva) y RD 1183/2020 y optimización del ROI (retorno de la inversión) considerando CAPEX, OPEX y la producción fotovoltaica.
3. Configuración de la generación solar: desarrollo del proyecto definiendo los modelos, características y dimensiones de los módulos fotovoltaicos, ratio de DC-AC, configuración de los trackers, espaciado entre filas, la degradación de módulos y otros parámetros.
4. Estudio energético híbrido: impacto eólico en solar (sombra de los aerogeneradores sobre las placas FV) y viceversa, pérdidas eléctricas al sumar ambas energías y recurso combinado. Estos pasos se pueden generalizar a cualquier combinación de centrales para las configuraciones ya descritas resaltado la importancia del último aspecto, la relación entre las energías. Dentro de pocos años se verán cada vez más centrales híbridas por todas partes del mundo debido a su bajo coste, mejora del rendimiento y eficiencia usando menos terreno y a la escasez de recursos o combustible de otras energías como el carbón, gas natural, petróleo y uranio.