Precios Negativos de la Electricidad

 Por: Nelson Hernández

La transición energética tiene 2 estrategias intrínsecas o principales: La electrificación de la demanda y la descarbonización de la matriz energética global. Estas son fundamentales para lograr un futuro energético sostenible y alcanzar los objetivos establecidos en el Acuerdo de París (COP21) para limitar el calentamiento global. En resumen, un mundo consumiendo energía de forma racional pero con menor impacto ambiental.

En tal sentido, podemos definir como:

• La electrificación de la demanda, se refiere al proceso de reemplazar fuentes de energía que dependen de combustibles fósiles (como el petróleo, el gas natural y el carbón) por electricidad, particularmente aquella generada a partir de fuentes renovables (como la solar, la eólica y la hidroeléctrica). Este cambio implica la adopción de tecnologías eléctricas en sectores que tradicionalmente utilizan combustibles fósiles, como el transporte (vehículos eléctricos), la calefacción (bombas de calor eléctricas), y la industria (hornos eléctricos). El objetivo es reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y mejorar la eficiencia energética.
• La descarbonización de la matriz energética global, es la reducción de la cantidad de carbono, en forma de dióxido de carbono (CO₂), que se emite a la atmósfera como resultado de la producción y consumo de energía. Esto se logra mediante la sustitución de combustibles fósiles con energías renovables y otras fuentes de energía limpia (como la energía nuclear y la captura y almacenamiento de carbono). La descarbonización implica una transformación profunda en la forma en que se genera, distribuye y utiliza la energía, con el fin de mitigar el cambio climático y reducir la huella de carbono a nivel mundial.

En este orden de ideas, aparece una situación no usual en la industria eléctrica como es el precio negativo de la electricidad.  Esto indica que los productores de electricidad están dispuestos a pagar a los consumidores para que utilicen la electricidad. Esta situación puede parecer incongruente, pero ocurre en ciertos contextos específicos, especialmente en mercados con una alta penetración de energías renovables. Todo está circunscrito al LCOE de las renovables que es mucho más bajo que el de las fósiles, es decir, es más económico generar con renovables.

Los precios negativos de la electricidad ocurren por las siguientes causas:

• Exceso de producción de electricidad con energías renovables: En ciertos momentos, la producción de este tipo de electricidad puede exceder la demanda, especialmente en días soleados y ventosos o con alta participación de la geotérmica.
• Capacidad limitada de almacenamiento: La falta de suficiente capacidad de almacenamiento (baterías) de energía puede llevar a un exceso de oferta. De allí la importancia de la plantas de almacenamiento de energía para regular la oferta y la demanda.
• Costos de desconexión: Desconectar plantas de energía convencionales, generalmente termoeléctricas y/o nuclear, puede ser costoso, por lo que los productores prefieren pagar a los consumidores para que utilicen el exceso de electricidad provenientes de las renovables.
• Regulaciones de mercado: Los mercados eléctricos pueden tener tarifas y reglas que resultan en precios negativos durante periodos de exceso de oferta.

Las consecuencias de un precio negativo eléctrico se pueden enmarcar en:

• Incentivos para el consumo: Los precios negativos pueden incentivar a los consumidores industriales y comerciales a aumentar su consumo durante estos periodos de precios, aprovechando la electricidad barata o incluso pagada.
• Optimización de recursos: Pueden motivar la inversión en tecnologías de almacenamiento de energía y en la flexibilidad de la demanda para aprovechar mejor los recursos disponibles. Así como el desarrollo de redes eléctricas inteligentes
• Desafíos para productores: Los productores de electricidad deben adaptarse a estas fluctuaciones en los precios, lo que puede implicar ajustes en la operación y la planificación de la oferta.

Estos precios negativos ya se han presentado es diversas regiones o países. Como ejemplos tenemos a: Alemania, que ha experimentado precios negativos de electricidad debido a su alta capacidad de generación de energías renovables; y a Estados Unidos en algunos mercados, como el de Texas, donde se han registrado precios negativos en determinadas circunstancias.

Los precios negativos eléctricos desaparecerán en la medida que se progrese en la instalación de Plantas de Almacenamiento de Electricidad. La grafica a continuación muestra el Mix de generación eléctrica horaria en California para el 22-03-24, donde  destaca la participación de las renovables y el uso de la electricidad almacenada.

 

 

Para comprender mejor el concepto de precios negativos eléctricos, utilizaremos un ejemplo sencillo (no dinámico). A saber:

Supongamos que estamos en un país con alta capacidad de generación de energía solar y eólica. Durante un día muy soleado y ventoso, la producción de energía renovable excede la demanda.

Datos:

• Capacidad de generación renovable (solar y eólica): 1000 MW
• Demanda de electricidad: 800 MW
• Exceso de oferta: 200 MW
• Precio base de electricidad: $50 por MWh

En este caso, la oferta de electricidad supera la demanda en 200 MW. Debido a este exceso de oferta, el mercado necesita ajustar los precios para equilibrar la oferta y la demanda.

Cálculo del Precio Negativo

• Oferta Excedente: 200 MW
• Costo de Desconexión: Variable[1].  Generalmente se desconectan plantas de generación termoeléctricas a gas
• Costo de Almacenamiento Limitado: No existe capacidad de almacenamiento disponible para el exceso de oferta eléctrica.

Para evitar los costos de desconexión y gestionar el exceso de oferta, los productores termoeléctricos están dispuestos a pagar para que los consumidores utilicen la electricidad excedente.

Supongamos que los productores están dispuestos a pagar $20 por cada MWh de electricidad excedente para evitar desconectar la planta.

Precio Final de Electricidad (PFE)

PFE = Precio base de electricidad - Pago por exceso de oferta = 50 – 20 =  30 $/MWh

Precio Negativo

Si el pago necesario para gestionar el exceso de oferta es mayor que el precio base, podemos tener precios negativos. Por ejemplo, si los productores están dispuestos a pagar $60 por cada MWh excedente:

PFE = 50 – 60 = - 10 $/MWh

Interpretación

• Precio Positivo (30 $/MWh): Los consumidores pagan menos de lo habitual debido al exceso de oferta.
• Precio Negativo (-10 $/MWh): Los productores pagan a los consumidores para que utilicen la electricidad excedente.

Este ejemplo ilustra cómo los precios negativos pueden ocurrir en un mercado con alta penetración de energías renovables y capacidad limitada de almacenamiento, incentivando a los consumidores a utilizar la electricidad excedente. Hay que recordar que los organismos regulatorios siempre van a buscar el precio que favorezca al consumidor, sin afectar la economía del productor.

En resumen:

• Los precios negativos de electricidad son una señal del exceso de oferta en el mercado y representan tanto un desafío como una oportunidad para la gestión y la optimización del sistema eléctrico.
• La reducción de costos de la electricidad y la posibilidad de precios negativos son fenómenos que reflejan los cambios y desafíos en el mercado eléctrico debido a la transición energética hacia fuentes renovables.
• La instalación de Plantas de Almacenamiento de Electricidad es una oportunidad de negocio que tienen los productores de electricidad, independientemente si esta es generada con fuentes renovables o no.

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[1] El costo de desconectar una capacidad eléctrica debido a un exceso de oferta puede variar significativamente según varios factores, como el tipo de planta, la infraestructura existente y las regulaciones locales. Sin embargo, algunos estudios y ejemplos indican que los costos pueden ser bastante elevados. En algunos casos, los costos de desconexión pueden llegar a ser de millones de dólares. Esto incluye no solo el costo de apagar y desconectar la planta, sino también los costos físicos asociados con la pérdida de ingresos y la posible necesidad de pagar por la energía que no se puede generar. Es importante tener en cuenta que estos costos pueden variar mucho dependiendo de la situación específica y del país en cuestión