Sin embargo el estudio afirma que el aumento de la cantidad de energías renovables en la red requiere una planificación inteligente y la cooperación entre las compañías eléctricas.
Los descubrimientos del NREL suponen un sólido argumento en contra de la idea de que la red eléctrica existente es insuficiente para utilizar una cantidad cada vez mayor de energía renovable. Puesto que estados como Califo ia, entre otros, obligan a las compañías eléctricas a utilizar fuentes renovables para ciertas fracciones importantes de su electricidad total, algunos expertos han advertido que las medidas para tener en cuenta la variabilidad de las fuentes eólica y solar podrían ser costosas. Poniéndose en el caso extremo, y tal como especulan, cada megavatio de energía eólica instalado podría necesitar un megavatio de potencia convencional fácilmente disponible en caso de que el viento dejara de soplar. Sin embargo los hallazgos del NREL, junto a otros estudios recientes, sugieren que los costes podrían ser mínimos, sobre todo en la parte oeste.
"Es mucho más bajo de lo que la gente pensó que iba a ser", afirma Daniel Brooks, director del proyecto para la distribución y la utilización de la energía en el Electric Power Research Institute. Incluso si las granjas eólicas tuvieran que pagar por las actualizaciones de la red que fueran necesarias, así como por la energía de apoyo mismamente, aún así podrían vender electricidad a precios competitivos, afirma.
El NREL tuvo en cuenta un tipo de escenario en el que el 30 por ciento de la electricidad total producida en un año en los estados occidentales proviniese de turbinas de viento y un 5 por ciento de la energía solar—en su mayoría de plantas solares térmicas que generen energía mediante la concentración de la luz solar para producir altas temperaturas y vapor. Los investigadores supusieron que las plantas de energía solar térmica poseerían alguna forma de almacenamiento de calor, aunque no todas las plantas previstas poseen esa característica. El estudio utilizó información detallada sobre las velocidades del viento, la radiación solar, y el funcionamiento de la red eléctrica. A continuación, un grupo de investigadores de GE Energy comisionados por el NREL, utilizaron los datos para simular el impacto de diversas situaciones hipotéticas relacionadas con el uso de la energía eólica y la solar.
Los investigadores descubrieron que un modo de mantener el número de nuevas plantas eléctricas de apoyo en una cantidad mínima consiste en ampliar la zona geográfica de la que proviene la energía renovable, afirma Debra Lew, directora de proyectos del NREL a cargo del estudio. Si las compañías eléctricas logran utilizar parques eólicos y de energía solar de varios estados, y no sólo de un área local, una caída en la fuerza del viento en un área probablemente sería compensada por el aumento del viento en otras zonas, y los paneles solares ensombrecidos por las nubes en un área se verían compensados por otros en zonas soleadas.
Eso hace que sea mucho menos necesario contar con centrales convencionales preparadas para compensar las caídas en los niveles de creación de energía. El estudio del NREL calculó que depender únicamente de los recursos locales podría aumentar la variabilidad en la red en un factor de 50. Eso supone "un aumento enorme", afirma Lew, demasiado grande para que una compañía local pueda equilibrar el uso de energía de reserva y otros recursos. Si agregamos recursos de varios estados, el factor de incremento es menor de dos unidades.
Un aumento de la cooperación entre las compañías eléctricas también podría proporcionar a cada una un mejor acceso a la capacidad de generación de reservas que puedan absorber esta variabilidad, señala Brooks. Una compañía en Arizona podría obtener recursos de unas plantas de carbón en Wyoming para compensar una caída en la energía solar.
Aún así habrá veces durante el año en que las previsiones de mal tiempo y las altas demandas de energía conducirían a caídas demasiado grandes como para compensarlas con las plantas eléctricas suplementarias. Sin embargo, y de acuerdo a los modelos del NREL, esto ocurrirá con poca frecuencia—apenas durante 89 horas en todo el año, o el 1 por ciento del tiempo. Para una cantidad tan pequeña de tiempo, no resulta económico construir generadores de emergencia para compensar la diferencia. No obstante el NREL descubrió que una estrategia conocida como respuesta a la demanda podría evitar que la red se colapsase bajo la presión. Ya ha sido utilizada en Texas, por ejemplo, para compensar las bruscas bajadas de la energía eólica.
Con el modelo de respuesta a la demanda, las compañías eléctricas envían señales a los clientes—normalmente empresas—pidiéndoles disminuir su consumo de energía, a cambio de tarifas eléctricas favorables. Esto reduce la demanda lo suficiente como para equilibrar la red. "Es eficaz y mucho menos caro" que construir plantas eléctricas de reserva, afirma Lew.
La distribución de la energía renovable entre varios estados no requiere, en un primer momento, la colocación de nuevas y extensas líneas de transmisión interestatales, asegura Lew, puesto que en la parte oeste existe una cantidad de líneas de transmisión suficiente—si a los operadores se les otorga un fácil acceso a esa capacidad de sobra. No se necesitará ninguna transmisión interestatal para dar cabida a los parques eólicos que suministren hasta un 20 por ciento de la electricidad en un año, y a la energía solar que proporcione hasta un 3 por ciento, aunque habrá que colocar nuevas líneas eléctricas adicionales para transmitir la energía a nivel local desde las nuevas plantas de energía renovable, que podrían estar localizadas en zonas remotas.
Esto contrasta con el este de los Estados Unidos, donde probablemente habría que construir transmisiones de larga distancia para transportar la energía desde la región central, ventosa pero con bajas demandas de electricidad, hasta a las ciudades en la costa, donde la demanda es alta, afirma. En el oeste, alcanzar un 30 por ciento con el viento y un 5 por ciento con el sol requerirá un aumento de la transmisión, aunque se podría construir fácilmente desde ahora al momento en que se llegase a esos niveles tan altos de energía renovable.
Además de compartir la energía entre grandes áreas, por ejemplo, las compañías eléctricas podrían reducir significativamente la variabilidad cambiando sus prácticas de programación. En la actualidad las compañías eléctricas utilizan algoritmos para predecir la demanda con un día de anticipación, y a partir de ahí programan cambios en la generación de energía según la hora. Estos cambios según la hora, mediante los cuales una compañía eléctrica puede reducir la cantidad de energía que genera una planta de carbón en previsión de una menor demanda, en realidad provocan cierta inestabilidad en la red. Una programación de cambios más frecuente podría suavizar todo esto, y permitir una coordinación más precisa con los recursos energéticos renovables. Un tipo de programación más frecuente no supone ningún tipo de desafío técnico, aunque podría requerir una actualizaciones de software—es, sobre todo, una cuestión de cambio de las prácticas habituales, afirma Brooks.
Sin embargo las compañías eléctricas, famosas por su lentitud ante los cambios, están mostrando signos de respuesta frente a los mandatos relacionados con la energía renovable, asegura Brooks. La necesidad es urgente puesto que algunas zonas del país ya cuentan con cantidades relativamente grandes de energía eólica, por lo menos durante parte del tiempo. En algunos lugares en Texas, la energía eólica, a veces, puede suponer un cuarto de la potencia de la red, aunque sigue representando sólo un poco más del 6 por ciento del total de electricidad a lo largo del año. En la Bonneville Power Administration, en el noroeste, durante algunos periodos cortos de tiempo, la mitad de la potencia generada proviene del viento. "Las compañías eléctricas ven cada vez más y más energía solar y eólica en el horizonte, y les da miedo no poder acaparar con todo esto por ellas mismas", señala Lew.