Bitcoin, el inesperado aliado de las renovables

La urgencia climática de las últimas dos décadas ha llevado a los sistemas energéticos a sobreponderar el peso de energías renovables variables como la solar y la eólica. Es bueno hacer la distinción de “variables” para separarlas de otras energías que podrían entrar dentro de la definición de renovables y que no son variables.

Ese esfuerzo de fomentar la inversión en eólica en particular supuso la implantación de grandes parques que años después deben ser actualizados con nuevo equipamiento. Una quinta parte del parque eólico europeo tiene al menos 15 años, y la vida útil normal de un parque eólico con un mantenimiento mínimo es de 20 años. En España, pionera de la energía eólica, los parques eólicos de 15 años o más son la mitad del total, la proporción más alta de la UE, según el organismo comercial WindEurope.

Giles Dickson, director ejecutivo de WindEurope, afirmaba en una entrevista reciente: "De todos los parques eólicos antiguos, ¿qué porcentaje se está actualizando? La respuesta es insuficiente. Es una proporción bastante pequeña".

Insuficiente, si atendemos a los acuerdos europeos que exigen mayor peso renovable en los sistemas energéticos de los países de cara al futuro. Pero, ¿cómo se incentiva la renovación del parque eólico? Actualmente, los precios del mercado, que son los que suelen servir de incentivo a la inversión, no ayudan ni tienen visos de hacerlo.

Situación complicada para el sector

La desaparición de los subsidios públicos que permitían a los productores un precio superior al mercado y el alza en los costes de instalación de un 30-35% ha llevado la rentabilidad de los nuevos proyectos en España, medida por su tasa interna de rendimiento, a caer desde un máximo del 14% a finales de 2022 hasta un mínimo del 6% a mediados de 2023, según UBS. Reflejo de la delicada situación del sector de la energía eólica es la casi quiebra de Orsted en 2023 y la caída en bolsa de Acciona Energía de más de un 43% desde principios del año pasado.

Se podría argumentar que la eólica y la energía renovable está sufriendo bajo su propio éxito y, en sus horas bajas está teniendo un impacto pernicioso en el resto del sector eléctrico. O debería decir, ¿en sus horas altas?

El Periódico de la Energía reportaba el otro día la situación del mercado eléctrico español y su sufrimiento bajo el peso de la energía renovable variable:

“Lo que está sucediendo estos días en el mercado eléctrico español es una señal inequívoca que nos hemos pasado de frenada con tanta capacidad de generación eléctrica. Estos días la energía eólica está arrasando España de arriba a abajo. Hasta aquí todo genial. Pero tiene sus consecuencias.

La primera de ellas es que la escasa demanda de energía eléctrica de España con máximos de 35.000 MW en la hora punta hace que se pierda demasiada energía o que se tengan que parar algunas centrales por el exceso de energía procedente de los parques eólicos”.

El problema, en resumidas cuentas, es tratar de conjugar un sistema de producción de energía aleatorio con una demanda fija.

¿Cómo integrar más renovables?

La integración de energía renovable a gran escala en un sistema energético es un poco como tener un equipo de fútbol con demasiados galácticos. Jugadores que son muy buenos (generan mucho) pero ni juegan en equipo (necesitan respaldo) ni corren todo el partido (generación variable), lo que provoca que el equipo gane de calle muchos partidos y otros los pierda inexplicablemente, además, pone al entrenador (el encargado de la red eléctrica) en situación de tener que dedicarse casi exclusivamente a manejar egos.

Las solares y eólicas dentro de un sistema provocan intrincados retos debido a su intermitencia y a las restricciones basadas en su ubicación, normalmente alejada de los lugares de demanda. El reto más grave que presentan es el de evitar que su sobre generación en horas de escasa demanda provoque precios negativos de la energía.

En Texas, EEUU, durante la última década, estos casos de precios negativos aumentaron considerablemente, representando el 6,3% de todas las horas de 2022 en el mercado mayorista de EE.UU. A mayor penetración de este tipo de generadores, más difícil es para el encargado de mantener la red gestionarla adecuadamente para que nunca haya apagones y el precio de la energía incentive a los distintos integrantes del sistema a aportar.

El episodio antes relatado por El Periódico de la Energía acababa dando las gracias a Red Eléctrica, el encargado de gestionar la red española, por conseguir hacer funcionar todo el sistema “sobre todo en estos episodios de caos de interrupciones, vertidos, órdenes de parada o reducción de carga.” Las palancas que el encargado de la red debe operar para que el sistema funcione adecuadamente.

La consecuencia de sufrir esos precios tan bajos o directamente negativos en la energía es que reducen los incentivos para instalar renovables o reequipar parques que están quedando obsoletos.

La solución, en opinión de Ramón Roca pasa por: “atraer y crear más demanda eléctrica, amén de llenar de baterías el sistema eléctrico, pero claro aún no son muy rentables. Los precios bajos podrían atraer a la industria, pero es complicado. La electrificación del transporte, la calefacción, etc. también podría ser una parte de la solución, al igual que mayores interconexiones, pero nada de esto se consigue en pocos días o semanas.”

La Agencia Internacional de la Energía opina igual y exige tecnologías y reformas que, como apunta Ramón Roca siguen siendo especulativas, como la "electrificación de otros sectores de uso final, el almacenamiento estacional en baterías y el uso de combustibles sintéticos como el hidrógeno".

El papel del Bitcoin

Habiendo llegado a esta conclusión, es necesario mirar a Bitcoin.

Bitcoin, el protocolo, se puede definir como un libro de contabilidad digital público, descentralizado, y "sin confianza" para el comercio mundial entre pares. El mecanismo que el protocolo usa para mantener dicho libro se conoce como Proof-of-Work (PoW), sistema que recompensa al productor de Bitcoin, el "minero", que resuelva con éxito un desafío criptográfico que requiere el uso de energía.

La importancia del mecanismo de consenso PoW radica en que garantiza la inmutabilidad del libro de contabilidad global, incrustando energía en formato digital para garantizar la seguridad e inmutabilidad de las transacciones. En 2023, el sector de la minería de Bitcoin alcanzó una tasa de hash (intentos de resolver el desafío criptográfico) de más de 400 exahashes por segundo, lo que corresponde a aproximadamente el 0,2% de la producción mundial de energía y el 0,6% del consumo mundial de electricidad.

En los últimos años, gracias a la profesionalización de la minería, cada vez son más los estudios que arrojan luz sobre la relación simbiótica entre la minería de Bitcoin y las renovables. Bitcoin se presenta como un consumidor de energía diferente, un ancla, que aumenta potencialmente la rentabilidad de los recursos energéticos infrautilizados.

Independientemente de la hora del día, las condiciones meteorológicas o la demanda de electricidad en todo el mercado, los mineros de Bitcoin siempre podrán utilizar la electricidad generada por los productores de energías renovables que, de otro modo, se habría desperdiciado llevándose consigo el precio de la energía a cero.

Consumo en cualquier momento

Un artículo reciente publicado por Nic Carter, Shaun Connell, Brad Jones, Dennis Porter y Murray A. Rudd explica el “Aprovechamiento de los mineros de Bitcoin como recursos de carga flexibles para la estabilidad y eficiencia del sistema eléctrico”. En este, se valen de varios estudios como uno de Bastian-Pinto et al. (2021) que subraya como “los promotores de parques eólicos pueden usar mineros de Bitcoin para crear carteras diversificadas que mejoren la flexibilidad y la monetización de sus activos energéticos. Este enfoque no sólo mejora la resistencia financiera, sino que también contribuye a la estabilidad general del sector de las energías renovables.”

En otras palabras, la minería ofrece mayor visibilidad a los inversores sobre la rentabilidad previsible de un parque eólico o una granja solar. Esto hace más sencillo cualquier estudio de inversión y aclara la financiación de estos proyectos. Buenas noticias para un sector en el que los subsidios públicos se van poco a poco acabando y desaparece el comprador de último recurso. El minero de Bitcoin viene a, de alguna manera, reemplazar los soportes públicos de esta industria. Eso sí, no se puede esperar que el minero de Bitcoin se comporte como el Estado.

Mientras que un subsidio estatal está siempre presente -hasta que deja de estarlo-, el minero de Bitcoin demandará energía siempre que le sea rentable hacerlo. Como negocio, claro, busca estar operativo la mayor parte del tiempo posible, pero no a costa de perder dinero. Para el minero, el coste de la energía da la señal para activar máquinas o no. Son, digamos, muy sensibles a la demanda general de energía, y esto los hace especialmente interesantes no solo para los promotores de energías renovables sino para los gestores de una red en la que conviva mucha de esta energía.

Respuesta de la demanda

La Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA) ha destacado en varias ocasiones el valor de las “grandes cargas industriales controlables” -demandantes de energía flexibles, capaces de absorber oferta eléctrica en momentos determinados- para gestionar eficazmente la demanda de energía en una red.

Sin embargo, señala la AIE: “a pesar de su potencial, los sistemas de respuesta a la demanda (RD) siguen estando significativamente subdesarrollados, representando apenas el 0,5% de la generación mundial, o alrededor de 40 GW desplegados. Para cumplir con el Escenario Neto Cero de 2050, la Agencia Internacional de la Energía (AIE) proyectó que la capacidad de RD debe ampliarse para abarcar 500 GW en todo el mundo para 2030 (AIE, 2021).”

Históricamente, industrias como el cemento, el aluminio y la producción de acero, junto con la refrigeración de alimentos, han demostrado su potencial como sistemas de respuesta a la demanda. Sin embargo, la naturaleza secuencial de los procesos en estas plantas introduce complejidades que hacen inviable la interrupción inmediata e inalcanzable la reducción indefinida. Sea cual sea el planteamiento, los sistemas RD industriales pueden ser poco fiables por su incapacidad para subir y bajar de forma controlada. En este contexto, señalan en el paper sobre la idoneidad de Bitcoin como sistema de RD:

“Los mineros de Bitcoin emergen como una categoría de demandante extremadamente adaptable, demostrando una notable flexibilidad y la capacidad de reducir su consumo energético de forma controlada con una latencia mínima durante periodos prolongados. Fridgen et al. (2021) destacaron el potencial de la minería Bitcoin para proporcionar una flexibilidad energética que estabilice las redes renovables y fomente el despliegue de recursos renovables.

Flexibilidad de la red

La aparición de los mineros de Bitcoin como un tipo distintivo de recurso de carga flexible introduce una dimensión potencialmente transformadora en la flexibilidad de la red. La RD tradicional, a menudo asociada a procesos industriales físicos, suele presentar tiempos de respuesta que van de minutos a horas, requiere periodos mínimos de arranque y parada de varias horas y exige un umbral mínimo de reducción de carga significativo. Suelen activarse manualmente (es decir, mediante llamada telefónica), pueden programarse para el día siguiente, unas horas o, en el mejor de los casos, varios minutos.

Por el contrario, las cargas flexibles asociadas a la minería de Bitcoin muestran una capacidad de respuesta sin precedentes, con tiempos de respuesta medidos en segundos y sin tiempos mínimos prescritos de arranque y parada. Estas cargas poseen una capacidad única para reducir su consumo de energía durante periodos indefinidos mientras experimentan sólo una disminución lineal de su rendimiento económico.”

Los casos de Texas

Como ejemplo de la respuesta automática de los mineros de Bitcoin y muestra de su capacidad para no competir con otros usos de la electricidad en momentos de necesidad, podemos estudiar lo ocurrido durante la tormenta invernal Elliot que azotó Texas en diciembre de 2022. En esa situación de escasa oferta por nula generación renovable y extrema demanda por las bajas temperaturas, los grandes consumidores flexibles (95% mineros de Bitcoin) redujeron drásticamente su consumo de electricidad antes de la tormenta y casi por completo en el momento de máxima demanda, cuando los precios del sistema se dispararon. Tras el pico de precios de la electricidad durante la tormenta, la minería volvió a funcionar por etapas en los dos días siguientes.

La línea azul clara muestra la bajada de demanda conforme los precios de la energía suben (escasez de energía) y recuperación después del pico.

Lo mismo podemos observar durante la más reciente tormenta Heather sufrida este pasado invierno. En ella, los mineros redujeron su consumo de electricidad en más de un 75% durante dos grandes picos de demanda. Como resultado, se pudo devolver una gran cantidad de electricidad a la red y los precios en tiempo real cayeron drásticamente desde su nivel máximo.

Estos dos ejemplos se centran en la experiencia vivida en el mercado texano, con sus particularidades. No obstante, las ideas mostradas indican que la influencia de la minería de Bitcoin podría extenderse más allá de regiones geográficas específicas y en mercados con diversos grados de regulación y descentralización. La relación simbiótica entre los atributos del regulador eléctrico de Texas y la adaptabilidad de los mineros de Bitcoin es una que se puede reproducir en cualquier gran mercado eléctrico en el que la presencia de energías renovables sea mayoritaria.

Bitcoin como sistema de respaldo

La minería de Bitcoin también compite bien contra los sistemas de respaldo tradicionales. Si consideramos que tanto la reducción de 1 MW de carga controlable como el aumento de 1 MW de demanda de energía afectan de forma similar al suministro eléctrico, el aumento de 1 MW de potencia suele provocar un incremento de las emisiones procedentes de la generación con combustibles fósiles (el respaldo habitual).

Por el contrario, la reducción de 1 MW de carga no aumenta las emisiones, ya que no se pone en línea energía adicional. Básicamente, se reasigna ese MW a la nueva carga que se conecta. Digo que compiten bien contra el respaldo tradicional porque las centrales térmicas suelen exigir compensaciones por funcionar por debajo de su eficiencia máxima, lo que supone mayores costes para los operadores de la red. En cambio, a los mineros de Bitcoin no se les compensa por su coste de oportunidad, es decir, por los ingresos que dejan de percibir durante los periodos no operativos.

Como concluye el artículo sobre el potencial de Bitcoin en estos sistemas: “El impacto global de Bitcoin en la demanda mundial de energía y el cambio climático sigue siendo complejo. A medida que evolucione la narrativa en torno a la minería de Bitcoin, el análisis será fundamental para discernir su futuro papel en nuestra transición energética. Es imperativo que los profesionales del mercado energético, los investigadores y los responsables políticos comprendan y sean conscientes del papel potencial que puede desempeñar la minería de Bitcoin a medida que avanza el alcance y la escala de la industria minera.”

En definitiva, es necesario entender realmente cuál es la situación actual del mercado eléctrico y cuáles son las herramientas a nuestra disposición para que el objetivo marcado sea más factible. Dentro de esas herramientas, Bitcoin y su sistema de prueba de trabajo tienen mucho que aportar. Los mercados que así lo vean podrán evitar el apagón renovable.

Alberto Mera es divulgador sobre el Bitcoin y posee desde hace cinco años un podcast titulado Un podcast sobre bitcoin