Pon una 'ORUGA' solar en tu vida

Por primera vez en la historia, en 2023, la energía renovable en España ha superado el 50 % de generación anual. La capacidad instalada del parque generador en España se ha incrementado un 5,2 %, finalizando el año 2023 con 125.620 MW. La potencia instalada renovable en el sistema eléctrico nacional se ha incrementado en 6,3 GW, lo que ha permitido alcanzar un porcentaje de potencia instalada de fuentes de generación renovables del 61,3 % del total de la potencia instalada.

El final del año 2022 estuvo condicionado por la guerra de Ucrania, la fuerte inflación y las medidas de ahorro que hicieron que tuviera una senda bajista la demanda. Dicha tendencia tuvo su continuidad en el año 2023, más si cabe, acentuándose debido a que la demanda de energía eléctrica en España presentó un descenso del 2,3 % respecto al año anterior. La demanda de energía eléctrica en España alcanzo un total de 244 TWh, el valor más bajo desde el año 2007. Pero no solo la demanda ha sufrido un descenso, sino que la generación de energía eléctrica en 2023 ha experimentado un retroceso de 3,5 % respecto al año anterior, tras dos años continuados de incrementos con un crecimiento del 3,4 % en 2021 y un 6,3 % en 2022.

Ilustración 1.- Balance eléctrico del sistema nacional de España. (Fuente: Informe del sistema eléctrico de 2023"- Red Eléctrica).

Pero el análisis de hoy se va a centrar en la energía solar, de hecho, la potencia instalada de solar fotovoltaica ha aumentado un 28% durante el año 2023, al sumar 5.594 nuevos MW al parque de generación español, la mayor cifra desde que se cuenta con registros. Así, esta tecnología ya cuenta con 25.549 MW en servicio y ocupa el 20,3% del total de la estructura del parque de generación español. Con este incremento interanual, nuestro país es el segundo con mayor potencia instalada solar (tanto térmica como fotovoltaica) de los países de ENTSO-E. Sorpresivamente, como se puede observar en la siguiente infografía, el país europeo con mayor capacidad renovable instalada es Alemania.

Ilustración 2.- Infografía representando la energía generada por eólico y solar en Europa (2023). (Fuente: Red Eléctrica).

En la siguiente tabla podemos observar el crecimiento de la potencia eólica y solar respecto a las comunidades autónomas del país. El mayor incremento ha llegado procedente de la energía solar. La potencia instalada renovable en el sistema eléctrico nacional se ha incrementado en 6,3 GW, lo que ha permitido alcanzar un porcentaje de potencia instalada de fuentes de generación renovables del 61,3 % del total de la potencia instalada.

Ilustración 3.- Incremento de la potencia renovable segregado por comunidades autónomas de España. (2023). (Fuente: Red eléctrica).

En cuanto al balance de generación por tipo de energía, la generación renovable en el sistema eléctrico nacional en 2023 ha aumentado un 15,1 % registrando así el máximo histórico de producción con 134.321 GWh. Este incremento ha tenido lugar como consecuencia, sobre todo, de la mayor producción hidráulica y solar fotovoltaica que han crecido un 41,1 % y un 33,8 %, respectivamente. Durante el ejercicio 2023 la participación de la producción renovable en el mix nacional ha sido mayoritaria por primera vez en la historia con una cuota del 50,3 % frente al 42,2 % que alcanzó en 2022.

Evidentemente, la potencia renovable instalada en España está alcanzando un punto donde a ciertas horas, el sistema esta sobredimensionado, y por ende, está derivando en precios de la electricidad renovable 0 €/MWh en el mercado diario. En la siguiente imagen se puede observar el precio del mercado diario del primer semestre del 2024.

Ilustración 4.-Precio del mercado diario de electricidad (1 Semestre 2024). (Fuente: OMIE).

En la siguiente imagen tomada de los datos públicos del OMIE a fecha de 24 junio 2024, podemos observar el precio marginal diario del mercado ibérico de electricidad, donde combinadamente entre España y Portugal se movilizaron 541,6 GWh. Para el caso de España, la media aritmética de precios marginales ha sido 41,15 €/MWh. Sin embargo, en las horas centrales del día, periodo comprendido entre 12:00 y 18:00, el coste de fue inferior a los 5€/MWh.

Ilustración 5.-Precio del mercado diario de electricidad (a 24 junio 2024). (Fuente: OMIE).

Entonces, cuando instalas un parque fotovoltaico, ¿qué hacer para aumentar el rendimiento económico del parque? En primera instancia, se podría decir que, si se establecen un acuerdo de compraventa de energía fuera del mercado del OMIE, no es un problema al que se tendría que hacer frente.

Pero ¿qué pasa si la planta PV quiere vender al mercado?

La alternativa será optimizar las horas donde la electricidad es más cara para, de ese modo, aumentar sus ingresos. Para ello, el propietario del parque necesitará incrementar la producción en las horas del inicio del día y al atardecer.

Cuando el sol sale y entra por el horizonte, el sol tiene un menor ángulo y, por ende, es el punto crítico para la operación del parque fotovoltaico. Si te preguntas por qué, es sencillo: cuando el sol esta en el punto más alto del firmamento, durante las horas centrales, la radiación recibida por los paneles es elevada y las placas fotovoltaicas generarán según su máxima capacidad. Sin embargo, cuando la posición del sol es más baja, los retos de mantener la producción en máximos aumentan.

En esa tesitura, Sener dispone de una herramienta que optimiza la orientación de los paneles con una aproximación 3D y logra maximizar los resultados de producción. Toda esta contextualización está asociada a dos análisis que voy a realizar sobre cómo se puede optimizar la instalación de un parque fotovoltaico para obtener el menor coste nivelado de la electricidad.

Ilustración 6.- Impacto real del software ORUGA® en el aumento de la producción matutina. (Fuente: Sener).

La imagen muestra una planta comercial funcionando originalmente con Backtracking 2D o plano. Las ondulaciones del terreno generan abundantes sombras entre filas, produciendo pérdidas eléctricas. Estas pérdidas evolucionan a lo largo de la mañana dependiendo de las condiciones de operación en cada instante de tiempo. Como podéis observar en la imagen previa, al implementar un Backtracking 3D, la sombra que se genera en las placas solares se minimiza, hecho que deriva en un aumento sustancial de la producción eléctrica.

Ilustración 7.-Impacto real del software ORUGA® en el aumento de la producción vespertina. (Fuente: Sener).

Las siguientes gráficas muestran una comparativa minutal entre la vida real y la simulación de ORUGA® Performance Model para un día entero en dos plantas comerciales distintas (izqda.: España, dcha.: Brasil). Se aprecia claramente que, incluso en los períodos nublados, la diferencia entre la medida de planta y la simulación es muy contenida. Esto posibilita que se pueda predecir con exactitud el comportamiento de la planta con y sin Backtracking 3D:

Ilustración 8.- Comparativa minutal entre vida real y simulación ORUGA® Performance Model. (Fuente: Sener).

Generalmente, estas cosas no surgen de la nada. El software ORUGA® Performance Model está basado en las lecciones aprendidas de los proyectos de concentración de torre como Gemasolar (España, 19.9 MW) y Noor III (Marruecos, 150 MW), que implementan tecnologías avanzadas de control y proceso propietarias de Sener.

Ilustración 9.-Vista aérea de una planta de concentración de torre desarrollada por Sener. (Fuente: Sener).

Con esto observamos que una vez estabilizado un sector como puede ser el solar fotovoltaico, es necesario disponer de herramientas especializadas para poder capturar más valor y aumentar la rentabilidad de los activos. En este caso, un equipo de la división Aeroespacial de Sener ha sido el responsable del desarrollo del software necesario para simular el comportamiento de este tipo de plantas, así como del ensayo e implementación de la lógica de control del campo solar de las plantas de torre, un reto técnico mayúsculo dentro una tecnología un orden de magnitud más compleja que cualquier planta fotovoltaica.

De ese conocimiento macerado durante años, se desarrolló un software de extrema precisión que simulaba las plantas de concentración de torre SENSOL®, que a la larga se convertiría en el precursor del ORUGA® que he destacado durante el análisis. A medida que la descarbonización vaya materializándose gradualmente, el electrón renovable irá destacándose como pieza fundamental para permitir a los seres humanos una vida más sostenible en armonía con el medioambiente. Por lo tanto, en los próximos años proseguirá la instalación de energía solar fotovoltaica en España a un ritmo similar al 2023, pero cada vez resultará más crítico hacer una gestión activa de los parques en cartera para optimizar el rendimiento. Ya que, en un mundo como el actual con tantas incertidumbres, una cosa es segura como decía aquella famosa canción, “Ey, chipirón, todos los días sale el sol”.