Una nueva era de la electricidad está emergiendo con nuevas exigencias y requerimientos para el suministro eléctrico

1. La nueva era de la electricidad que está emergiendo

El sector eléctrico está entrando en una nueva era de crecimiento y transformación que obliga a abordar los crecientes desafíos y exigencias emergentes, la creciente demanda y una diversidad cada vez mayor de la demanda.

Los estudios internacionales muestran lo siguiente:

• La electrificación en todos los sectores (actuales y nuevos) continúa expandiéndose a un ritmo acelerado.

• Está emergiendo un nuevo sistema energético cada vez más electrificado, el cual toma forma conforme la demanda de electricidad aumenta rápidamente y su uso se diversifica en todos los sectores económicos y sociales.

Esta nueva era se distingue de la actual por varios factores, entre los cuales se encuentran los siguientes:

• Un crecimiento de la demanda mucho más elevado que el crecimiento del pasado.

• Una demanda mucho más diversa y amplia que adiciona continuamente nuevos sectores de consumo que no existían antes y que tienen altísimos requerimientos de suministro.

• Costos más bajos.

• Una seguridad más alta en el suministro eléctrico.

• Una exigencia de una mayor sostenibilidad económica y ambiental.

• Una mayor y creciente diversidad en las fuentes de energía que se utilizan para generar electricidad.

• Mayores requerimientos en las redes de transmisión y distribución de electricidad.

• Uso creciente de redes inteligentes de dos vías, incluyendo la incorporación de la inteligencia artificial.

• Integración creciente de nuevos recursos energéticos a través de la generación distribuida y la facilitación de la implementación de la generación in situ por parte del consumidor.

• Aprovechamiento pleno de la generación distribuida y del acceso pleno descentralizado a la electricidad.

• Incorporación continua de tecnologías emergentes avanzadas.

• Nuevas capacidades para enfrentar eventos climáticos extremos más severos y recurrentes.

La International Energy Agency (IEA), brazo energético de la OCDE, señala que, en la última década, el consumo de electricidad ha crecido al doble de la tasa de la demanda energética general. En países como China este crecimiento representa los dos tercios.

Los expertos estiman que en el futuro este crecimiento se acelerará. La IEA estima que el consumo mundial de electricidad va a aumentar cada año en el equivalente de la demanda eléctrica total de Japón.

Como resultado de los cambios acelerados que están ocurriendo en el entorno, todos los estudios, incluyendo el World Energy Outlook 2024 de la International Energy Agency's (IEA), han señalado lo siguiente:

• Entre 2010 y 2023, la demanda mundial de electricidad creció dos veces más rápido que la demanda total de energía.

• Entre el 2023 y el 2035, se estima que la demanda de electricidad crecerá seis veces más rápido que la demanda total de energía.

La creciente electrificación del sistema económico y social se está dando porque no solamente la electricidad es fácilmente adaptable a la evolución económica y social actual y futura de los países, sino que además es muy flexible y permite utilizar muchas y muy diversas fuentes de energía para generarla, tanto renovables y no renovables limpias y nulas o bajas en carbono.

Todos los estudios internacionales muestran que la importancia relativa de la electricidad en el sistema energético mundial está aumentando muy rápidamente.

Los países han venido así avanzando hacia la Era de la Electricidad, lo cual conlleva enormes retos de cambio relacionados con la oferta (generación, transmisión y distribución) y la satisfacción de la demanda.

Los países han venido adoptando un enfoque multifacético de desarrollo y operación de los sistemas eléctricos para poder satisfacer adecuadamente la creciente, más diversa y más exigente demanda de electricidad.

2. ¿Qué cambios están impulsando la nueva era de la electricidad está emergiendo?

La nueva era de la electricidad se ha venido fortaleciendo fuertemente debido a varios factores, entre los que se encuentran los continuos adelantos tecnológicos que conducen a mayores y nuevos usos con costos asequibles, la transición energética y la lucha contra el cambio climático.

Más específicamente, los continuos cambios están acelerando fuertemente el consumo de electricidad, entre los cuales se encuentran los siguientes:

• La transición energética (que incluye la movilidad eléctrica como los vehículos y ferrocarriles eléctricos, etc.).

• La lucha contra el cambio climático.

• La rápida transformación digital.

• El crecimiento de la Inteligencia Artificial (IA) que requiere cada vez más de potentes centros de procesamiento de datos y de comunicaciones.

• El crecimiento acelerado de las redes móviles de comunicaciones y de datos.

• La minería de datos y de criptomonedas.

• El desarrollo acelerado del sector de chips y semiconductores.

Estos cambios que están ocurriendo en el mundo, y que se están acelerando, están forjando una nueva era dominada por la electricidad, en la que la que las energías limpias y renovables de bajo costo, como la solar y la eólica, emergen como fuerzas impulsoras claves.

El rápido crecimiento de la demanda mundial de electricidad se da por muchos factores, tales como el crecimiento económico, la mejora del nivel de vida de las personas, la expansión rápida de la inteligencia artificial, la digitalización, los vehículos y ferrocarriles eléctricos, los centros de almacenamiento y procesamiento de datos, telecomunicaciones, la producción de productos electrónicos, fuertes olas de calor y heladas cada vez más recurrentes que aumentan significativamente la demanda de electricidad, entre muchas otras.

La creciente demanda de electricidad continuará acelerándose y aumentará de manera continua la aceleración de la participación de la electricidad en el consumo final de energía.

En esta nueva era eléctrica que está emergiendo, el desafío de obtener suficiente electricidad sostenible con fuentes limpias de energía será cada vez mayor y los sistemas eléctricos necesitarán de grandes transformaciones para seguir el ritmo de esta expansión.

La electricidad, que es una fuente de energía secundaria, va a ser progresivamente generada cada vez más con fuentes primarias de energía renovables (solar, eólica, hidráulica, geotérmica, etc.) y no renovables más limpias (nuclear, etc.).

3. Para entrar exitosamente en la nueva era de la electricidad no solamente hay que adicionar, sino que también hay que renovar y modernizar

En lo fundamental, para entrar exitosamente en la nueva era de la electricidad no solamente hay que renovar y modernizar las capacidades existentes y adicionar nuevas capacidades (en generación, transmisión y distribución), sino que también el sistema eléctrico tiene que lograr altos desempeños en los tres ejes del Trilema Energético:

• Seguridad energética. La capacidad para satisfacer la demanda energética actual y futura y la capacidad para resistir y responder a los choques del sistema.

• Asequibilidad en costos y equidad energética. La capacidad de suministrar electricidad que sea asequible en costos para todos los usos y con acceso universal a energía confiable.

• Sostenibilidad ambiental. La capacidad de mitigar y evitar la degradación ambiental y los impactos en el cambio climático.

Gran parte de los sistemas eléctricos en el mundo no están preparados para la nueva era de electricidad, que es mucho más diversa y exigente, ya que fueron diseñados para otra época con características diferentes.

Entre otras cosas, para satisfacer la creciente demanda de electricidad de manera confiable y asequible se requieren acciones más relacionadas con las nuevas y crecientes exigencias, tales como la expansión, el refuerzo y modernización de la capacidades de las redes eléctricas (de transmisión y de distribución), de introducción de inteligencia en estas redes y de un aumento significativo de la resiliencia de los sistemas eléctricos para enfrentar los eventos climáticos extremos y las amenazas digitales, los cuales serán cada vez más recurrentes.

Las redes eléctricas inteligentes (del inglés Smart Grids) son redes energéticas que combinan la transmisión y distribución de electricidad con las modernas tecnologías de información y comunicación digital.

Una de las principales diferencias entre las redes eléctricas tradicionales y las redes eléctricas inteligentes es que el sistema Smart Grid es bidireccional ya que la electricidad se transmite en los dos sentidos.

De esta manera, los consumidores (hogares, industrias, comercios, oficinas, etc.) pueden ser consumidores y productores a la vez. Los consumidores pueden también convertirse en pequeños productores de electricidad en su propio lugar a través de la generación distribuida (descentralizada) de electricidad en un sistema optimizado.

Estas redes eléctricas inteligentes incorporan un sistema informático que permite responder eficazmente a las fluctuaciones de la producción de energía y de la demanda en cualquier momento.

Las tendencias de cambio favorecen igualmente a las fuentes renovables de más bajo costo para generar electricidad (solar, eólica, etc.), pero éstas requieren de un nuevo enfoque de desarrollo y operación del sistema eléctrico.

Parte de este nuevo enfoque surge a raíz de que las dos fuentes de energía de más bajo costo hoy en día, la solar y la eólica, no siempre están disponibles con la intensidad que se requieren en el momento que se necesitan.

Durante la generación de electricidad, estas fuentes varían mucho todo el tiempo en intensidad, lo que requiere una variedad de nuevas opciones de generación de respaldo de bajo costo y alta seguridad de suministro, así como redes eléctricas inteligentes y mejor conectadas para gestionar esta variabilidad que continuamente se da en la generación de electricidad que proveen.

Las redes inteligentes son redes eléctricas que utilizan una gran variedad de tecnologías digitales, sensores y software que les permite adaptar mejor y más eficazmente la oferta y la demanda de electricidad en tiempo real, minimizando los costos y manteniendo la estabilidad y confiabilidad de las redes para tener costos menores y una muy alta seguridad de suministro de electricidad.

La alta variabilidad de las energías renovables variables, como la solar y la eólica, que serán fundamentales en la nueva era de la electricidad, impone mayores y más exigentes demandas a las redes eléctricas.

Las tecnologías de redes inteligentes ayudan fuertemente a realizar la transición de las redes eléctricas actuales a las redes eléctricas más exigentes del futuro, al actualizarlas y modernizarlas para que cumplan con los nuevos requerimientos.

Estas redes reducen la necesidad de una nueva y más costosa infraestructura de las mismas, y permiten que éstas sean más resilientes y confiables, lo que aumenta significativamente su eficiencia y la seguridad de suministro.

En cuanto a las capacidades, no solamente se requiere aumentar y modernizar continuamente la capacidad de la generación eléctrica, sino que también se requiere aumentar y modernizar la capacidad de las redes eléctricas.

Las redes eléctricas actuales de transmisión y de distribución de electricidad fueron diseñadas para transportar cargas eléctricas específicas previstas en ese momento hace muchos años, por lo que, si la demanda aumenta más allá del límite de lo que una parte particular del sistema de transmisión o distribución puede manejar, se va a necesitar aumentar significativamente las capacidades y las características que exige la nueva era de la electricidad.

Con el crecimiento acelerado de la demanda, si no hay cambios, se podría llegar a un punto en el que se llegue a los límites de la infraestructura de distribución local que abastece a una zona particular.

En muchos países, las redes eléctricas necesitan de nuevas inversiones y actualizaciones desde hace mucho tiempo. Muchas de estas redes se diseñaron y se construyeron cuando el sistema eléctrico estaba compuesto por grandes plantas aisladas de generación eléctrica.

Estas redes antiguas no están bien acondicionadas para dar servicio a las exigencias modernas, incluyendo la incorporación más amplia de plantas de generación eléctrica con fuentes variables de energía, como la solar y la eólica, y la generación eléctrica distribuida (descentralizada).

La mayor parte de los sistemas existentes se construyó hace más de 30 años o más y desde entonces solo ha recibido inversiones incrementales.

La infraestructura de las redes eléctricas de muchos países se ha hecho obsoleta para satisfacer las exigencias y los requerimientos de la nueva era de la electricidad y se diseñaron con base en un modelo de negocio que es igualmente antiguo y engorroso donde los servicios públicos estaban integrados verticalmente.

Las redes actuales de transmisión y distribución favorecen a las grandes plantas de generación eléctrica centralizadas y a las empresas que las poseen, ya que fueron diseñadas para ese fin.

La situación está cambiando hacia la nueva era de la electricidad, lo que obliga a modernizar y aumentar significativamente las capacidades para adecuarlas a las nuevas y crecientes exigencias y requerimientos y para ofrecer a los consumidores más opciones de conexión en dos vías y a precios más bajos de la electricidad.

4. Conclusiones

El desarrollo tecnológico acelerado y los cambios continuos en el entorno (económico, social, ambiental, etc.) están creando modificaciones muy importantes en los patrones de uso de electricidad, en el crecimiento y la composición demanda de energía y en los sistemas eléctricos.

Todo esto está provocando una creciente electrificación del sistema económico y social que está impulsando una nueva era de la electricidad, la cual tendrá requerimientos más estrictos y exigentes, tales como costos más bajos, niveles más altos de seguridad de suministro y mayor sostenibilidad climática y ambiental.

Las condiciones que esta nueva era provee propician y potencian grandes oportunidades de desarrollo y bienestar para los países.