¿Qué son los recursos energéticos distribuidos (DER)?
Publicado: 4 de junio de 2024
Colaboradores: Alice Gomstyn, Alexandra Jonker
¿Qué son los recursos energéticos distribuidos (DER)?
Los recursos energéticos distribuidos, o DER, son sistemas energéticos a pequeña escala que suministran energía a un lugar cercano. Los DER pueden conectarse a redes eléctricas o aislarse, y la energía fluye solo a sitios o funciones específicos.
Los DER incluyen tanto tecnologías de generación de energía como sistemas de almacenamiento de energía. Cuando la generación de energía se produce a través de recursos energéticos distribuidos, se denomina generación distribuida.
Aunque los sistemas DER utilizan una variedad de fuentes de energía, suelen asociarse con tecnologías de energía renovable, como paneles solares en los techos y pequeñas turbinas eólicas.
El uso de DER tiene varios beneficios. Los recursos energéticos distribuidos que generan energía a través de fuentes de energía renovables a menudo no producen emisiones, mientras que los DER alimentados por gas natural producen menos emisiones que otros sistemas alimentados por combustibles fósiles. Esto permite la descarbonización.
Los DER también mejoran la resiliencia del sistema eléctrico: los DER pueden ayudar a complementar las centrales eléctricas centrales en momentos de aumento de la demanda de electricidad y servir como fuente de energía de respaldo cuando los fenómenos meteorológicos extremos dañan la infraestructura de los servicios públicos.
¿Cuáles son algunas tecnologías y sistemas DER comunes utilizados para la generación de energía?
Las tecnologías DER incluyen tanto los sistemas tradicionales basados en combustibles fósiles como tecnologías energéticas más nuevas y más limpias. Entre los primeros se encuentran los motores de combustión alimentados con petróleo y diésel, que producen altos niveles de emisiones de gases de efecto invernadero. Las tecnologías más limpias con menores emisiones o con ninguna emisión incluyen:
Los sistemas solares fotovoltaicos, o paneles solares y células solares, se utilizan cada vez más como DER. A nivel mundial, se han instalado 167 gigavatios de sistemas solares fotovoltaicos distribuidos entre 2019 y 2021.1
Los aerogeneradores DER también se conocen como viento distribuido. Las instalaciones eólicas distribuidas varían en tamaño y capacidad de generación de electricidad. Pueden variar desde menos de 1 kilovatio, que puede alimentar equipos, hasta 100 kilovatios, que pueden alimentar un sitio industrial.
Las pilas de combustible generan electricidad mediante un proceso termoquímico en el que intervienen combustibles como el hidrógeno. Aunque la mayor parte del hidrógeno utilizado en las pilas de combustible se produce quemando gas natural, también puede producirse utilizando energías renovables, lo que se conoce como "hidrógeno verde". Las pilas de combustible de hidrógeno se utilizan en algunos vehículos eléctricos y pueden encontrarse en algunas centrales eléctricas.
La cogeneración es la producción simultánea de electricidad y calor a partir de una única fuente de energía. También conocida como combinación de calor y electricidad o CHP, la tecnología de cogeneración puede funcionar con combustibles fósiles, como el gas natural, o combustibles basados en energías renovables, como la biomasa.
Las microturbinas son pequeños motores de combustión que funcionan con biogás, gas natural, propano y otras fuentes de combustible. La mayoría son del tamaño de un frigorífico y producen entre 15 y 300 kilovatios de electricidad. A pesar de su rendimiento relativamente bajo, cuando se agrupan pueden alimentar instalaciones enteras, como plantas de tratamiento de aguas residuales.2
¿Qué tecnologías de almacenamiento de energía se utilizan como recursos energéticos distribuidos?
El almacenamiento de energía es la obtención y mantenimiento de energía en reserva para su uso posterior. Algunos ejemplos de tecnologías de almacenamiento de energía utilizadas como recursos energéticos distribuidos incluyen:
El almacenamiento en batería es la forma más común de almacenamiento de electricidad. Aunque las empresas de servicios públicos suelen tener sus propios sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) de gran tamaño, también se pueden instalar BESS más pequeños, "detrás del contador", en las propiedades de los consumidores de energía. Se prevé que las instalaciones residenciales de BESS alcancen una capacidad de 20 gigavatios/hora en 2030.3
Los vehículos eléctricos (EV) pueden funcionar como recursos energéticos distribuidos cuando están conectados a las estaciones de carga. A través de la tecnología de vehículo a red (V2G), la energía no utilizada que se almacena en la batería del vehículo eléctrico se puede inyectar a una red eléctrica. Los proyectos de energía V2G se han desarrollado recientemente en varios países, incluidos Alemania, el Reino Unido y los EE. UU.
Los calentadores de agua eléctricos residenciales pueden actuar como baterías térmicas, almacenando energía en forma de calor. El calor no utilizado puede "descargarse" como energía a las redes eléctricas. Algunos operadores de red ya utilizan los calentadores de agua eléctricos como almacenamiento, mientras que responsables políticos e investigadores de Australia a Nueva York están fomentando una mayor adopción de los calentadores de agua eléctricos como recursos energéticos distribuidos.
¿Cómo funcionan los sistemas DER junto con las redes eléctricas?
Aunque los DER pueden servir solo a sitios específicos, también pueden vincularse a redes de energía locales a través de un proceso conocido como interconexión. La interconexión se realiza a través de medios tanto administrativos como técnicos: los propietarios de DER deben presentar solicitudes a las empresas de servicios públicos para la interconexión y también deben asegurarse de contar con la tecnología de soporte correcta. Dicha tecnología incluye dispositivos conocidos como inversores.
Los inversores convierten la electricidad de corriente continua (CC) en electricidad de corriente alterna (CA). Muchas unidades DER, como las instalaciones de energía solar y eólica, generan electricidad CC, mientras que la mayor parte de la transmisión y distribución de energía se realiza a través de electricidad CA. Los inversores convierten la electricidad CC generada por DER en electricidad CA que puede transmitirse a través de las redes eléctricas.
Algunos DER suministran energía a redes más grandes después de conectarse por primera vez a microrredes, que son redes a pequeña escala que proporcionan energía eléctrica a las áreas locales. Una microrred suele estar formada por una o varias tecnologías DER. Además de funcionar junto con las redes eléctricas tradicionales a gran escala, las microrredes también pueden funcionar en "modo isla", lo que significa que funcionan de forma autónoma.
Los DER también pueden agregarse en redes energéticas conocidas como centrales eléctricas virtuales (VPP). Los proveedores de energía y los operadores de sistemas pueden aprovechar las VPP para satisfacer la demanda de electricidad cuando sus propios suministros son insuficientes.
Los sistemas DER proporcionan una serie de beneficios para las personas y el planeta.
Al proporcionar energía a los puntos de consumo cercanos, los DER ayudan a reducir la pérdida de energía que suele ocurrir cuando la electricidad fluye a través de las líneas de transmisión. Además, los DER permiten una gestión energética más eficiente a través de programas de respuesta a la demanda: las empresas de servicios públicos ofrecen incentivos a los clientes de energía para cambiar su consumo de energía y permiten que accedan a los sistemas DER de los clientes para satisfacer la demanda de electricidad.
Los consumidores con sistemas DER pueden producir energía más barata para su propio uso o recibir créditos en la factura energética por suministrar energía a sus redes locales, una práctica conocida como medición neta. Los DER también son rentables para las empresas de servicios eléctricos: a medida que integran DER en sus sistemas, pueden evitar los costos asociados con el desarrollo de nuevas infraestructuras energéticas.
Muchos recursos energéticos distribuidos funcionan con energía renovable o hidrógeno, lo que se traduce en menos emisiones que la generación de energía a base de petróleo y carbón.
El cambio climático ha aumentado la frecuencia de los fenómenos meteorológicos extremos y las catástrofes naturales, que pueden dañar la infraestructura eléctrica, provocando cortes e interrupciones del suministro. Los recursos energéticos distribuidos mejoran la resiliencia del sistema eléctrico al proporcionar opciones de reserva para la generación de energía cuando las centrales eléctricas centralizadas se ven afectadas.
A pesar de los beneficios de los recursos energéticos distribuidos, tanto los consumidores como los operadores de la red se enfrentan a retos en la adopción de DER.
Aunque los sistemas DER pueden reducir los costes energéticos a largo plazo, los costes de instalación de los recursos energéticos distribuidos, como las pilas de combustible y los paneles fotovoltaicos, pueden ascender a miles de dólares, un precio prohibitivamente alto para algunos consumidores. Los incentivos gubernamentales, como los créditos fiscales y las subvenciones, pueden ayudar a sufragar los costes iniciales.
Las redes eléctricas y los sistemas de distribución construidos en el siglo XX no se diseñaron para acomodar el flujo bidireccional, es decir, el flujo de electricidad desde las centrales eléctricas centralizadas a los consumidores y el flujo de electricidad desde los DER propiedad de los consumidores a una red. Como tal, las redes pueden verse abrumadas por la electricidad procedente de los DER, creando una congestión de la red y poniendo áreas en riesgo de apagones. Una mayor coordinación entre las partes interesadas del sistema energético, incluidos reguladores, operadores de red y consumidores, y la aplicación de tecnologías de red inteligente podrían ayudar a afrontar estos retos.
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Recursos
La capacidad de almacenar energía puede reducir los impactos ambientales de la producción y el consumo de energía y facilitar la expansión de la energía limpia y renovable.
Las microrredes son redes eléctricas a pequeña escala que funcionan de forma independiente para generar electricidad para una zona localizada, como un campus universitario, un complejo hospitalario o una base militar.
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Notas a pie de página
1 “Unlocking the Potential of Distributed Energy Resources” (enlace externo a ibm.com). IEA. 2022.
2 “Renewable Energy Fact Sheet: Microturbines” (enlace externo a ibm.com). Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos. Agosto de 2013.
3 “Enabling renewable energy with battery energy storage systems” (enlace externo a ibm.com). McKinsey & Company. 2 de agosto de 2023.