El despliegue de la energía solar fotovoltaica distribuida está aumentando rápidamente. En 2022, la energía solar fotovoltaica distribuida -o pequeñas instalaciones solares fotovoltaicas que generan electricidad para aplicaciones residenciales, comerciales, industriales y aisladas de la red- representó el 48% de la capacidad solar fotovoltaica mundial añadida, y su crecimiento anual fue el más alto de la historia.
Se espera que el crecimiento anual de la fotovoltaica distribuida sea aún mayor en los próximos dos años, según el último informe de la Agencia internacional de la Energía (AIE) Renewable Energy Market Update. En 2024, alcanzará los 140 gigavatios, lo que supone un aumento de más del 30% respecto a los niveles de 2022.
Australia es el país del mundo con mayor proporción de energía solar sobre tejado per cápita. Con instalaciones en más del 30% de los hogares del país, la capacidad superó los 19 GW en 2022. Los 3 GW de energía fotovoltaica sobre tejado que se prevé instalar solo este año suministrarán electricidad a más de 650,000 hogares adicionales, es decir, alrededor del 6% de todas las residencias australianas. Y para 2030 se esperan otros 30 GW de desarrollo solar en tejados.
El despliegue también avanza a gran velocidad en otras regiones. La Unión Europea añadió más de 23 GW de energía solar sobre tejado en 2022. Alrededor de 16 GW de energía fotovoltaica distribuida ya están operativos en la India, que tiene el objetivo de alcanzar 500 GW de capacidad instalada de electricidad generada a partir de tecnologías no basadas en combustibles fósiles para 2030. En Brasil, el despliegue de la fotovoltaica distribuida ha superado las expectativas, con 7.8 GW añadidos el año pasado y cerca de 17 GW de capacidad total instalada.
De cara al futuro, en el escenario de emisiones netas cero para 2050 de la AIE, el número de edificios residenciales en todo el mundo con paneles solares fotovoltaicos se multiplica por cuatro, pasando de 25 millones en 2020 a 100 millones en 2030, y luego se multiplica por más de dos hasta alcanzar los 240 millones en 2050.
La energía fotovoltaica distribuida es uno de los pilares de la transición hacia energías limpias en todo el mundo, ya que beneficia a los consumidores y al clima. También hay ventajas económicas: La energía solar fotovoltaica en tejados, la tecnología de generación de energía que requiere más mano de obra para su instalación, es un motor de crecimiento del empleo.
El impulso es considerable. ¿Qué se debe hacer para que las redes estén preparadas para el enorme crecimiento de la energía fotovoltaica distribuida?
El auge de la fotovoltaica distribuida contribuye a reducir tanto las emisiones de dióxido de carbono como las facturas de los consumidores y puede favorecer la eficiencia del sistema eléctrico. Sin embargo, también aumenta la complejidad de la gestión de los flujos de energía y el mantenimiento de la estabilidad del sistema eléctrico, sobre todo cuando se trata de cómo se distribuye la electricidad. Por ello, los gestores de las redes de transporte y las empresas distribuidoras necesitan saber dónde están ubicadas las instalaciones y su rendimiento a lo largo del tiempo.
La energía fotovoltaica distribuida también requiere herramientas de previsión más sofisticadas para tener en cuenta cuánta electricidad se produce a través de la energía fotovoltaica distribuida y se consume localmente, así como para tener en cuenta los importantísimos cambios meteorológicos y la cobertura de nubes. Un estudio estadounidense calculó que una previsión errónea de la adopción de la fotovoltaica distribuida podría costar a las compañías eléctricas 7 millones de dólares por teravatio-hora vendido.
Si el despliegue no se gestiona adecuadamente, pueden surgir problemas técnicos, como perturbaciones en las redes, por ejemplo violaciones de los límites de tensión en el nivel de distribución. O, si la producción fotovoltaica distribuida supera la demanda, el exceso de electricidad podría fluir aguas arriba (de baja a media o alta tensión), dañando las subestaciones y otros activos de la red.
La falta de una gestión adecuada del despliegue y la integración de la energía fotovoltaica distribuida también puede crear problemas económicos, tanto para las empresas distribuidoras como para los consumidores de electricidad.
Las empresas distribuidoras reciben una compensación por los costes de mantenimiento, funcionamiento e inversión en las redes a través de las tarifas y los cánones de red, que pagan los consumidores conectados a la red. Si estos costes no se repercuten adecuadamente a los consumidores que utilizan energía fotovoltaica distribuida, existe un riesgo de discriminación, ya que los consumidores que no disponen de energía fotovoltaica distribuida podrían tener que compensar estos costes con tarifas y costes de red más elevados.
Por lo tanto, el despliegue y la integración a gran escala de la energía fotovoltaica distribuida requieren redes y herramientas digitales modernas y digitalizadas. Estas innovaciones aliviarán los retos que plantea la gestión de la creciente capacidad fotovoltaica distribuida, al tiempo que fomentarán una mayor eficiencia del sistema.
La digitalización ya está respaldada por el imperativo de reducir las pérdidas técnicas y comerciales, optimizar las operaciones comerciales y reducir los costes. Sin embargo, es posible que las herramientas para abordar estos problemas no sean las más adecuadas para facilitar la integración de la energía fotovoltaica distribuida en el conjunto del suministro.
Los enfoques específicos de la energía fotovoltaica son esenciales, como la combinación del exceso de generación solar fotovoltaica durante el día con los vehículos eléctricos a través de la carga inteligente o el emparejamiento de la energía fotovoltaica distribuida con el almacenamiento en baterías. Estas soluciones pueden evitar el recorte de la generación fotovoltaica, reducir los picos de carga y optimizar el gasto para reforzar las redes eléctricas.
Entre las herramientas disponibles también se encuentran los registros de energía fotovoltaica distribuida habilitados digitalmente, a los que los usuarios pueden acceder a través de portales en línea y aplicaciones. Estos registros proporcionan la información necesaria para desplegar mejor la energía fotovoltaica distribuida y gestionar el sistema eléctrico en general.
Los inversores inteligentes convierten la corriente continua de los paneles fotovoltaicos en la corriente alterna que necesitan las redes eléctricas y pueden ajustar automáticamente la producción para mantener la estabilidad de la red. Estos inversores pueden contribuir al control de la tensión y la frecuencia, reducir las pérdidas de energía, permitir una gestión granular de los recursos y posibilitar una identificación más eficaz de los fallos y el consiguiente restablecimiento del servicio.
Un estudio realizado en California estimó que los inversores inteligentes podrían generar hasta 1.400 millones de dólares de ahorro anual al aumentar la fiabilidad, la calidad de la energía y la eficiencia del sistema. Otro estudio realizado en Australia estimó que el acoplamiento de inversores inteligentes con baterías de almacenamiento de tamaño óptimo podría reducir los cortes de energía en un 47%.
Las herramientas digitales para analizar los datos de los contadores inteligentes bidireccionales (que miden tanto los flujos de electricidad de la red a los consumidores como de la energía fotovoltaica distribuida a la red) pueden ayudar a detectar la ubicación de las instalaciones fotovoltaicas distribuidas y proporcionar visibilidad sobre los patrones de generación y consumo de los clientes. Esto puede contribuir a la asignación de tarifas y cánones de red y ayudar a las empresas de distribución y a los operadores de sistemas de transmisión a mejorar las previsiones y la eficiencia del sistema.
Estas herramientas también permiten a los propietarios de instalaciones fotovoltaicas distribuidas responder a los incentivos en tiempo real, prestar servicios a la red y participar en el comercio entre iguales.
Un proyecto piloto en Australia demostró que la generación prevista con métodos tradicionales era 200 MW superior a la generación casi en tiempo real prevista con datos granulares de contadores inteligentes. Cuando se combinó con la mensajería en tiempo real, se consiguió una reducción del 35% en las facturas de energía.
Los responsables políticos y los reguladores disponen de una serie de medios para aprovechar la digitalización con el fin de mejorar la gestión del crecimiento de la energía fotovoltaica distribuida y liberar todo su potencial en apoyo de la transición hacia una energía limpia
Las medidas pueden incluir mandatos para crear registros de sistemas fotovoltaicos distribuidos a nivel estatal o nacional, como se ha visto en Australia, el Reino Unido y California (Estados Unidos). También puede exigirse la adopción de inversores inteligentes, como en Australia, Italia y los estados norteamericanos de California, Hawai y Nuevo México, y Brasil y la India están debatiendo medidas similares. Por último, los mandatos pueden apoyar el despliegue de contadores inteligentes para las instalaciones fotovoltaicas distribuidas y la creación de plataformas para gestionar, compartir y analizar datos.
Los responsables políticos pueden fomentar vínculos institucionales más fuertes y una planificación más coordinada entre los operadores de los sistemas de transmisión y las empresas de distribución, algo clave para integrar mayores cuotas de energía fotovoltaica distribuida. Esto también facilitaría la adopción de una planificación integrada del sector eléctrico que utilice una gama más amplia de conjuntos de datos en tiempo real y análisis avanzados.
Los responsables políticos y los reguladores pueden utilizar herramientas digitales para desarrollar incentivos financieros, como señales de precios al por menor que den prioridad a la maximización del autoconsumo individual o colectivo, especialmente en horas punta. También pueden permitir que la energía fotovoltaica distribuida preste servicios auxiliares a los sistemas eléctricos, ayudando a la red eléctrica a mantener el equilibrio entre la generación y la demanda.
Al prestar tales servicios, los propietarios de la energía fotovoltaica distribuida o los agregadores -entidades que gestionan una cartera de múltiples recursos distribuidos para ofrecer servicios como la flexibilidad a los sistemas eléctricos- pueden ser remunerados por tales servicios.
Los responsables políticos también pueden promover modelos empresariales innovadores que permitan las comunidades energéticas y el comercio entre iguales de energía fotovoltaica distribuida entre consumidores y prosumidores (consumidores que también generan electricidad).
El despliegue de la energía fotovoltaica distribuida se está expandiendo rápidamente, acelerando la transición hacia una energía limpia y exigiendo al mismo tiempo una mayor atención sobre cómo gestionar este crecimiento.
La digitalización, parte integrante de la elaboración de políticas energéticas, garantizará la gestión de los riesgos emergentes del rápido despliegue de la energía fotovoltaica distribuida y el pleno aprovechamiento de sus beneficios.
La AIE, en el marco de su Iniciativa de Redes Eléctricas Digitales en función de la Demanda (3DEN), está trabajando con países de todo el mundo para reforzar la concienciación, mejorar los conocimientos y crear capacidad, lo que conducirá a políticas nuevas y mejoradas para apoyar el despliegue y el uso de tecnologías digitales para la transición hacia una energía limpia. Puede encontrarse más información en el informe insignia de la iniciativa, Unlocking Smart Grid Opportunities in Emerging Markets and Developing Economies, que se presentó en un acto especial sobre la digitalización para la eficiencia, la resiliencia y la descarbonización en junio.