Roberto Dobles Mora, Ingeniero.

En la columna anterior, titulada “El sistema eléctrico nacional en serios apuros y en una encrucijada”, se señalaron varios aspectos claves de la situación que se está viviendo actualmente.

En esta columna se analizan otros aspectos adicionales relacionados con la matriz energética del sistema de generación eléctrica del país.

El Sistema Eléctrico Nacional (SEN) se encuentra en serios apuros de vulnerabilidad e inseguridad energética y de crecientes costos que afectan el suministro de electricidad y las tarifas en el país debido a dos razones fundamentales:

  • El sistema de generación está basado fuertemente en la generación hidroeléctrica, la cual es afectada por las variaciones del clima, incluyendo las crecientes variaciones provocadas por el cambio climático.

La variabilidad climática, incluyendo el fenómeno de El Niño, y la evolución negativa del cambio climático (que agranda también los efectos de El Niño), ha venido provocando en el país importantes reducciones en los caudales de los ríos.

  • El respaldo energético del SEN, que provee la energía firma del sistema, no solamente ha venido disminuyendo con el tiempo, sino que es un 100% dependiente del mercado petrolero internacional con las importaciones de los caros búnker y diésel.

El SEN está también en una encrucijada porque se encuentra en una situación comprometida y ante un cambio de paradigma en el entorno, en la que hay varias opciones de caminos a seguir, pero todavía no se sabe cuál de ellos se va a escoger.

Dentro del nuevo contexto energético que está emergiendo, la seguridad del suministro (que debe ser de bajo costo) se convierte en una variable clave del sistema eléctrico.

1. Origen del problema

El origen del problema se encuentra en los cambios continuos que están ocurriendo en el entorno como consecuencia de la creciente escasez de agua que ha estado creando el cambio climático (incluyendo los efectos del fenómeno de El Niño más severos).

El modelo hidro-térmico actual de la estructura de generación eléctrica expone al SEN a la creciente vulnerabilidad hídrica derivada de la evolución del cambio climático y a la creciente volatilidad del mercado petrolero internacional (ya que el respaldo energético del sistema está basado en los caros búnker y diésel importados).

El respaldo energético del sistema está basado actualmente en plantas térmicas de búnker y diésel importados del mercado petrolero internacional, el cual se usa en particular cuando la generación hidroeléctrica se cae por falta de suficiente caudal en los ríos.

Es urgente empezar a reducir paulatinamente la alta exposición y la amplia vulnerabilidad que se tiene a la variabilidad hídrica inducida por el avance del cambio climático y a la volatilidad del mercado petrolero internacional (que es de donde proviene el suministro de energía firme que el sistema nacional requiere para darle seguridad energética al SEN).

La disminución de la generación con plantas hidroeléctricas este año es una clara señal de la creciente vulnerabilidad hídrica del sistema de generación nacional de electricidad. Lo anterior se dio por una reducción de los caudales en los ríos debido a una estación seca más seca de lo normal, la cual ocasionó grandes aumentos en los costos porque obligó a aumentar significativamente la generación eléctrica con las plantas térmicas y las compras de electricidad en el Mercado Eléctrico Regional (MER) proveniente de plantas térmicas.

Esta situación produjo también un aumento de la dependencia del sistema eléctrico nacional del mercado petrolero internacional (búnker y diésel).

Las plantas térmicas actuales del ICE han venido teniendo un alto uso durante todo el año y las importaciones de electricidad del Mercado Eléctrico Nacional (MER), generada con plantas térmicas también, lo cual ha generado un altísimo costo.

Pero adicionalmente, de acuerdo con el ICE, la situación hídrica actual se va a prolongar hacia el 2024, 2025 y 2026, razón por la cual procedió a alquilar de urgencia cuatro bloques de plantas portátiles de 36,5 MW cada uno para un total de 146 MW, a un costo de $82,4 millones, más el costo del diésel que estas plantas consumirían.

El ICE ha informado que “de no gestionarse esta contratación, el ICE no tendría el respaldo energético requerido para hacerle frente a los veranos del 2024, 2025 y 2026″.

Los costos del diésel que usarían las plantas térmicas alquiladas serían asumidos por el ICE y se adicionarían a los ya altos costos del búnker y el diésel importados que se usan en las plantas térmicas actuales.

2. El necesario respaldo de energía firme en un sistema eléctrico

Todo sistema eléctrico debe necesariamente tener plantas que le provean el necesario y suficiente respaldo de energía firme para garantizar el suministro eléctrico en todo momento y ante cualquier circunstancia.

El término de energía firme se utiliza para identificar aquella energía en un sistema eléctrico que está garantizada en todo momento del día o del año, no importan las condiciones externas e internas del sistema, como el estado de la naturaleza (el clima, por ejemplo).

Todos los sistemas eléctricos en el mundo tienen un respaldo de plantas eléctricas de energía firme, el cual entra en operación en los momentos que se requiere.

Una de las funciones más importantes del respaldo de energía firme es aquella que está disponible en cualquier momento y que es ajena a eventos externos previsibles o no previsibles, como la evolución de las condiciones climáticas que afectan a las energías renovables.

Entre más energía renovable tenga el sistema eléctrico, más respaldo de energía firme se va a requerir.

Las fuentes renovables de energía son muy importantes y su desarrollo debe fortalecerse aún más, pero a excepción de la geotermia, no son fuentes de energía cuya capacidad plena esté disponible todo el tiempo y en el momento que se requiere ya que su producción (y sus costos de generación) dependen de la variabilidad (prevista e imprevista) de la naturaleza (incluyendo el clima).

La necesidad de energía firme se da por múltiples razones, dentro de las cuales se encuentran las siguientes:

  • Energías renovables dependientes del clima. Cuando los caudales de los ríos disminuyen, las plantas hidroeléctricas se ven afectadas, cuando el viento disminuye, las plantas eólicas se ven afectadas y cuando la radiación solar disminuye por nubosidad y en la noche, las plantas solares se ven afectadas.
  • Cuando ocurren fallas en cualquier planta eléctrica todo el sistema se ve afectado.
  • Cuando se dan labores programadas o no programadas de mantenimiento de plantas eléctricas, todo el sistema se ve afectado.

El SEN no tiene actualmente una matriz energética de bajo costo que esté siempre disponible para que pueda entrar en operación de manera rápida y flexible cuando se requiera, de manera a asegurar el suministro eléctrico en todo momento. A este “mix” se le llama la “capacidad de respaldo energético” del sistema de generación.

Para enfrentar las situaciones cuando el viento baja o no sopla, el sol no brilla lo suficiente o los caudales de los ríos disminuyen por las variaciones de las diferentes estaciones climáticas y las sequías, otra fuente de energía no dependiente de las variaciones de la naturaleza tiene que cubrir este faltante para asegurar la continuidad y la calidad del servicio.

Es necesario entonces que el sistema eléctrico tenga una capacidad suficiente de respaldo de energía firme y de bajo costo que no dependa del estado de la naturaleza.

Entre estos factores claves relacionados con el estado de la naturaleza se encuentran el grado de dependencia climática de cada fuente renovable de energía, la localización geográfica en que se encuentra ubicada esta fuente, la estacionalidad del recurso renovable en el sitio y la intermitencia y la variabilidad natural que tiene cada uno de los recursos renovables.

Con respecto a la hidroelectricidad, base del sistema eléctrico nacional, que genera aproximadamente las tres cuartas partes de la electricidad nacional (73,5% en el 2018), existe un factor adicional que se llama cambio climático.

3. El búnker y el diésel que se usan en Costa Rica no son las fuentes de energía adecuadas y de bajo costo que se necesitan para dar respaldo de energía firme a un sistema eléctrico

Con respecto al necesario y creciente respaldo de energía firme que el sistema eléctrico nacional requiere, es importante señalar que, si bien en el mundo ya casi no se usan los derivados de petróleo para generar electricidad, por su alto costo y emisiones al ambiente, en Costa Rica todavía se usan los caros búnker y diésel importados para generar la energía eléctrica que el sistema requiere como respaldo para asegurar el suministro eléctrico nacional.

Definitivamente, el búnker y el diésel importados de alto costo y con emisiones más altas que se utilizan en el país no son las fuentes de energía que se usan en el mundo para dar respaldo energético a los sistemas eléctricos.

4. El gas natural es la fuente de energía preferida para dar respaldo con energía firme a un sistema eléctrico

La energía firme mundialmente utilizada en los sistemas eléctricos con un alto componente de energías renovables es suministrada por plantas de gas natural que son mucho más baratas y generan mucho menos emisiones al ambiente (incluyendo gases de efecto invernadero).

Lo anterior porque el gas natural es la mejor opción (costos bajos, bajas emisiones al ambiente, abundancia, flexibilidad, etc.) para proveer la energía firme que se requiere y para potenciar la transición energética hacia las energías renovables modernas debido a:

  • Su capacidad para potenciar la integración y el desarrollo de las energías renovables en los sistemas eléctricos.
  • Su competitividad en costos, la cual potencia la reducción de costos de la electricidad, al permitir una mayor participación de las fuentes renovables de energía de menor costo actualmente, como las energías solar y eólica. Estas dos fuentes de energía son intermitentes (no constantes en su operación), por lo que requieren de un respaldo energético permanentemente.
  • Sus bajas emisiones al ambiente frente a otros combustibles fósiles.

La integración del gas natural y los recursos energéticos renovables en la generación de energía garantiza la seguridad y la sostenibilidad energética, al tiempo que contribuye a una reducción significativa de los gases de efecto invernadero hacia un sistema energético sostenible.

El viernes pasado, los precios mayoristas de los combustibles que se usan en Costa Rica como fuente de energía firme (búnker y diésel) para reducir parcialmente la vulnerabilidad energética y del gas natural (el cual no se quiere aquí) fueron los siguientes:

  • Gas natural: $19,53/barril equivalente de petróleo (BEP)
  • Diésel: $125,54/barril (6,43 veces más caro que el gas natural)
  • Búnker: $122,62/barril (6,28 veces más caro que el gas natural)

A pesar de que el gas natural es mucho más barato y que generar mucho menos emisiones al ambiente, en Costa Rica se prefieren el diésel y el búnker importados de alto costo que generan muchas más emisiones.

5. Conclusiones

La seguridad energética, los bajos costos de la energía y la sostenibilidad son, sin lugar a duda, las principales preocupaciones en la lucha contra el cambio climático y en la transición energética.

Las plantas de generación con energías renovables tienen un costo fijo alto y un costo variable muy bajo, pero requieren de plantas de respaldo de energía firme de bajo costo para que el sistema de generación pueda estar en capacidad de asegurar el suministro eléctrico en todo momento no importa el estado de la naturaleza.

Es necesario tener así una capacidad suficiente de respaldo energético (un conjunto de plantas de generación no dependientes del estado de la naturaleza) que permita que el sistema tenga suficiente potencia disponible para cubrir la reducción de la generación con energías renovables por cambios previstos y no previstos en el estado de la naturaleza y para proveer el suministro eléctrico en momentos de máxima demanda.

Estas plantas de energía firme deben ser flexibles en su operación. de manera que puedan ser capaces de entrar y salir del sistema de forma rápida y eficaz.

Las tecnologías térmicas basadas en el gas natural son actualmente las más adecuadas y usadas en el mundo para dar este servicio de respaldo por su bajo costo, su alta flexibilidad y sus bajas emisiones.

Se debe iniciar urgentemente un proceso de recomposición progresiva del “mix” o matriz de las fuentes de energía que se usan para la generación eléctrica nacional.

Si esto no se da, la situación de vulnerabilidad energética y tarifaria, que ya existe en el país, se va a acrecentar, con los consecuentes impactos económicos, sociales y ambientales que esto conlleva.

El sistema eléctrico nacional requiere urgentemente de una transición energética para crear un sistema menos dependiente de la alta y peligrosa variabilidad climática que está emergiendo, que sea más resiliente al cambio climático y de menor costo y que permita eliminar la dependencia total actual de la energía firme proveniente del caro y volátil mercado petrolero internacional.

En Costa Rica no se ha entendido todavía lo que es evidente en el mundo y que lo replica el siguiente artículo titulado “Natural Gas as a Key Alternative Energy Source in Sustainable Renewable Energy Transition”:

  • Una transición energética sostenible es un cambio hacia un sistema energético de alta eficiencia que equilibre bien los costos, los riesgos y los beneficios ambientales y sociales de manera que el cambio sea económica, social y ambientalmente sostenible.

En La República