Proyectos Energéticos Híbridos

La limitación principal con la que cuenta el poder solar es que, por definición, sólo puede funcionar durante el día y en las noches depende de sistemas de almacenamiento que retengan las cargas eléctricas generadas. Una opción que ha surgido para poder mantener cargas estables en la red, es la combinación de fuentes renovables en un sistema híbrido que también utilice el viento como fuente de generación.  

Al combinar el poder solar derivado de paneles fotovoltaicos con el eólico, intercalando molinos de viento en la finca de producción solar, la energía limpia fluirá continuamente según Invenergy, quienes ya cuentan con un proyecto similar en Grand Ridge, Illinois pero que han comenzado a construir uno más ambicioso en Lima, Ohio. Uniendo unos 175 megavatios (MW) de poder eólico con unos 150MW de una finca solar intercalada, la nueva modalidad híbrida será capaz de energizar unos 75,000 hogares.  

La preparación de terrenos multi-uso, en donde sopla el viento y se recibe suficiente irradiación solar es una nueva tendencia en el mercado debido a que lógicamente, reduce los costos de los equipos, cableado eléctrico, al igual que la cantidad de empleados necesarios para instalar y brindarle mantenimiento a las plantas renovables generatrices. Al escalar el potencial energético de la región, generar poder las 24 horas y 7 días a la semana, la red puede mantenerse a la par con la demanda de los consumidores en todo momento.  

Por ejemplo, el proyecto mencionado de Grand Ridge Energy Center cuenta con 210MW de viento y 20MW solares, más 33MW de almacenamiento a través de baterías. Pero de estas cantidades no ser suficientes, debido a que el día estuvo nublado y en la noche no sopló el viento, por ejemplo, al sistema híbrido por lo general se le podría añadir una planta generatriz de gas natural. Sin embargo, cuando uno prende una planta de gas natural repentinamente para rápidamente cubrir fluctuaciones en demanda, las mismas liberan más emisiones que cuando se corren a un ritmo estable, razón por la cual es indispensable hacer un buen estudio de las fuentes renovables disponibles.  

Lo importante siendo que los nuevos sistemas híbridos solares-viento sean capaces de ser localizados en áreas adyacentes o intercaladas, y que se conecten a la misma subestación de poder para lograr abaratar los costos del proyecto entre 3% a un 13% según estimados del gobierno australiano. Es por esto, que la popularidad de estos proyectos está incrementando en el mercado, a medida que se desarrollan desde en Estados Unidos, en el Reino Unido, en Chile y hasta en Asia, siempre y cuando integren solar, viento y almacenamiento para que funcionen con la estabilidad de una planta eléctrica tradicional.  

Los sistemas híbridos podrían optimizarse, y de acuerdo a un grupo de científicos chinos asociados al Centro Nacional de Investigación de Ingeniería de Poder & Tecnología de la Universidad de Poder Eléctrico del Norte de China, el incluir almacenamiento termal en el sistema podría reducir significativamente las reducciones experimentadas por los vientos generatrices. Al integrar un sistema de calefacción eléctrica de 6MW es posible estabilizar la carga de la corriente producida, brindándole un valor presente a un sistema híbrido de 80 megavatios de energía (MWe, por sus siglas en inglés) de $27.67 millones de dólares, capaz de reducir las emisiones que produciría una planta de carbón por 15,470 toneladas de dióxido de carbono (CO2) al año.  

La realidad es que en la mayoría de los países en donde hay estaciones marcadas de temporadas, durante el verano el sol es intenso con vientos leves y en los inviernos se reduce la irradiación solar, pero soplan los vientos. Sin embargo, cuando la carga generada no es suficiente, en aquellos sistemas que se encuentran desconectados de la red u “off-gid”, muchos dueños de hogares optan por instalar un pequeño generador de diesel para recargar las baterías, las cuales deberían retener cargas eléctricas que duren entre uno a tres días en condiciones óptimas. Con tan solo añadir un controlador de carga en donde ambas energías, las solares y de viento son canalizadas hacia la batería, para luego ser convertidas por el micro-inversor y electrificar el hogar; aumenta la confiabilidad y se eliminan las potenciales interrupciones de cualquier sistema energético.  

Cuando se trata del desarrollo de un proyecto híbrido, es indispensable que se utilicen tecnologías como el Modelo de Optimización Híbrida para Renovables Eléctricos (HOMER, por su siglas en ingles), el cual fue patentizado por el Instituto de Investigación del Medio Oeste (MRI, siglas en inglés), mientras que su modelo computacional fue desarrollado por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL, también en inglés). Con la capacidad de comparar la generación de poder a través de una amplia gama de aplicaciones, modelando el comportamiento físico del sistema y su costo de vida, HOMER puede simular, optimizar y analizar la sensibilidad de cualquier proyecto híbrido.  

No solo esto, sino que incorporando información satelital en el modelo energético provisto por HOMER, un grupo de estudiantes de escuela graduada de la isla de Sri Lanka determinó que la mejor opción para un sistema hibrido sería en la zona costera de Kirinda. Para poder capitalizar de los altos niveles de irradiación solar y de los vientos fuertes, identificaron que instalando 8 turbinas de 850 kilovatios (kW) y combinándolas con 1MW de solar PV para suplir en promedio 3MW continuos a la red, se lograría un retorno de inversión de tan solo 3.4 años.  

Evidentemente, los proyectos híbridos son ideales a niveles monumentales ya que al combinar las tecnologías solar-viento y abaratar costos, podrían hasta servir como fuentes de energía exportada a otros países. El Asian Renewable Energy Hub a localizarse en 6,500 kilómetros cuadrados (km2) [i.e. 2,509.7 millas cuadradas (mi2)] de terreno en el oeste de Australia, específicamente en la región de Pilbara será construido por un consorcio de empresas multinacionales comenzando en el 2023. La hazaña contará con 1,200 turbinas de viento Vestas y con 10 millones de paneles fotovoltaicos (PV) que generarán más de +7.5 giga-vatios (GW) de poder eólico y sobre +3.5GW de poder solar respectivamente.  

Encontrándose en su fase de financiamiento presentemente, las empresas Intercontinental Energy, Vestas, Macquarie Group y CWP Energy Asia tienen la expectativa de construir el mismo entre 6 a 7 años a un costo estimado de más de +$22 billones de dólares para generar más de +40 tera-vatios por hora (TWh, siglas en inglés). Una vez completado el proyecto de +11GW de poder híbrido (i.e. solar-viento), la energía se exportará a Asia del Sureste vía Indonesia y Singapur, impactando positivamente las industrias mineras de toda la región, al igual que otras emergentes, con sus bajos costos energéticos que beneficiarán a más de +7 millones de hogares entre los diversos países.  

Existe una tendencia emergente en cuanto a los sistemas híbridos solar-viento trata a nivel internacional, sobretodo aquellos que cuentan con solar + viento + almacenamiento, porque a pesar de su costo inicial mayor, los sistemas intercalados cuentan con un costo nivelado energético (LCOE, por sus siglas en inglés) inferior debido a que la venta de energía almacenada a precios pico más que justifica la inversión. El nuevo balance entre ambas tecnologías renovables sin lugar a dudas dará mucho de qué hablar en el futuro debido a los nuevos niveles de confiabilidad que alcanzan, al siempre haber energía, y su flexibilidad, al adaptarse a los patrones de irradiación y viento que la naturaleza nos brinda.