Impactos del Cambio Climático en la Generación de Energía Renovable y Evaluación de Escenarios de Generación Energética

Resumen

El cambio climático se atribuye, entre otras variables, a las emisiones de gases de efecto invernadero producidas por el sector energético (incluyendo el transporte). Al mismo tiempo, el cambio climático se espera que pueda afectar a este sector cambiando la disponibilidad de sus recursos, alterando sus condiciones habilitantes y transformando los patrones de la demanda. Esta Tesis aborda los impactos del cambio climático en la generación renovable y cambios en el comportamiento de la demanda de electricidad, proporcionando una introducción a las transformaciones más relevantes proyectadas por la literatura y desarrollando metodologías y análisis cuantitativos que determinan el impacto específico en tres casos de estudio. El último capítulo profundiza en herramientas para el diseño de los sistemas de generación energética renovable. Se examinó el impacto en el LCOE por la penetración de vehículos eléctricos (VE) en la demanda y los precios de generación de energía en escenarios de redes aisladas y no aisladas con plantas de energía renovable y sistemas de baterías. El primer y el segundo capítulo se centran en determinar los cambios esperados en la generación eólica y fotovoltaica (PV) en plantas específicas, con especial atención en el calentamiento global. Ambos proporcionan proyecciones físicas y económicas de los cambios esperados, junto con conclusiones para el desarrollo de políticas energéticas. Se realizó una estimación de cómo las plantas de energía individuales pueden verse afectadas en términos de rendimiento y pérdidas de ganancias, con base en proyecciones simuladas de calentamiento global que representan diferentes escenarios oficiales. Se utilizó lógica difusa y redes neuronales artificiales para caracterizar la producción de las plantas de energía eólica y PV, teniendo en cuenta el efecto de la temperatura ambiente. Estos modelos de pérdidas de rendimiento, son una poderosa herramienta para que las empresas financieras determinen el retorno de las inversiones y la aprobación o no de los créditos. Los resultados indican que las plantas de producción de energía eólica son más resistentes a los efectos del calentamiento global. Sin embargo, las plantas PV podrían tener un impacto significativo en su rendimiento cercano al 10%. La pérdida de rendimiento tendrá un impacto significativo en los márgenes operativos y los parámetros de inversión de la energía PV. Finalmente se desarrolló un algoritmo que determinase la configuración óptima de los activos de generación y almacenamiento renovables para minimizar el LCOE en diferentes escenarios de penetración del VE. Para ello se utilizaron simulaciones de Monte Carlo y algoritmos genéticos. Los VE ayudarán a integrar las renovables a la red en una primera etapa disminuyendo el LCOE, sin embargo, éste se verá incrementado con una profunda penetración. De cara a minimizar el LCOE es más eficiente, económico y fiable la combinación de sistemas de producción eólicos y PV en lugar de solo sistemas PV a pesar de sus menores costes de generación. Los grupos de población más pequeños tendrán un costo de generación de energía más alto que otros grupos de tamaño mediano. Los resultados mostraron que una pequeña capacidad de almacenamiento ayudará a gestionar un porcentaje importante de la energía consumida debido a que los balances energéticos diarios son los que requieren mayor control. El cambio climático requiere la adopción de cambios en la forma en que generamos y consumimos energía. Debemos estar preocupados por el impacto real de esos cambios y el efecto del calentamiento global que tendrá sobre ellos y finalmente el impacto en nuestras economías. Necesitamos tener herramientas para evaluar todos los posibles impactos y tomar decisiones más precisas como Policy Makers para evaluar el impacto real en este complejo escenario.