4 marzo, 2024 9:39 am

La confiabilidad de la red eléctrica en México

Si se habla de desarrollo, crecimiento económico y bienestar para la población, la confiabilidad de la red eléctrica en México es hoy en día uno de los principales temas de discusión. La primera motivación para contar con una adecuada planeación y operación de cualquier sistema eléctrico es, sin duda alguna, brindar al usuario final un servicio de suministro de energía confiable, seguro y a un costo accesible. En este artículo se abordan los principales retos que tenemos como país en términos de confiabilidad eléctrica.

Héctor Alejandro Beltrán Mora Ingeniero eléctrico con maestría en Ciencias (Planeación y expansión de sistemas eléctricos de potencia) y en Administración Pública. Profesor de la Facultad de Ingeniería de la UNAM y miembro del Consejo Directivo del Consejo Internacional de Grandes Sistemas Eléctricos México.

El acceso a la energía es una condición necesaria no solo para el bienestar de las personas, sino también para el crecimiento de los sectores productivos de cualquier país del mundo. En este sentido, México no es ajeno a los retos que representa la ampliación y modernización de su infraestructura eléctrica integrada en lo que conocemos como sistema eléctrico nacional (SEN), que abarca no solo las grandes centrales de generación, sino también, entre otros elementos, la red nacional de transmisión (RNT) y las redes generales de distribución (RGD).

Este trabajo busca centrar la discusión en dos de los puntos de vista más relevantes cuando se habla de confiabilidad eléctrica: las necesidades técnicas del SEN y el beneficio al usuario final.

El concepto de “confiabilidad”

En la enseñanza de la ingeniería se trata la confiabilidad como la habilidad de que un elemento, un dispositivo o un sistema funcione de manera correcta bajo ciertas condiciones de diseño. Es decir, la confiabilidad no implica, de ninguna manera, la ausencia de fallas o disturbios sino que, ante la ocurrencia de estos, ese dispositivo o sistema pueda resistirlos y continúe operando de manera segura dentro de sus propios límites físicos. Con esta idea básica, es fácil trasladar el concepto de confiabilidad a los sistemas eléctricos de potencia.

Al referirnos a este tipo de sistemas, la confiabilidad eléctrica comprende dos grandes atributos que deben ser considerados por las personas que se dedican a planear, diseñar, construir y operar la infraestructura eléctrica: el primero se refiere a la suficiencia de recursos y el segundo a la seguridad de operación. El primero de ellos se relaciona con la existencia de toda la infraestructura necesaria para suministrar energía eléctrica a los usuarios finales: desde el transformador que está en el poste de la esquina hasta las grandes centrales eléctricas. El segundo atributo está relacionado con la seguridad, ya que la infraestructura eléctrica no debe poner en riesgo al medio ambiente, a las personas que la operan y mucho menos a la población en general.

A pesar de lo que pueda discutirse sobre la definición de confiabilidad eléctrica, existe una que está sobre las demás y que debe ser el punto de referencia para un análisis serio y la conformación de una opinión informada. Me refiero a la definición que existe en la Ley de la Industria Eléctrica (LIE), que la define como “una habilidad que posee el SEN para satisfacer la demanda eléctrica bajo condiciones de suficiencia y seguridad de despacho, conforme a los criterios respectivos que emita la Comisión Reguladora de Energía (CRE)”.

Los criterios que ha emitido la CRE sobre confiabilidad eléctrica

Una vez establecido el punto de referencia sobre la discusión de la confiabilidad de nuestra red eléctrica, es necesario conocer cuáles son esos criterios que ha emitido la CRE desde la expedición de la LIE en 2014.

En la CRE se elaboraron instrumentos regulatorios con enfoque técnico para la nueva industria eléctrica, entre ellos los relacionados con la confiabilidad eléctrica; para su elaboración se tomó en cuenta todo el trabajo previamente realizado por la industria y por organismos públicos como la Comisión Federal de Electricidad (CFE) y el Centro Nacional de Control de energía (Cenace), con enfoque en el beneficio del usuario final.

Los instrumentos en materia de confiabilidad eléctrica emitidos por la CRE hasta la fecha son los siguientes:

  • Definición del Requisito Mínimo para la Adquisición de Potencia (2016)
  • Protocolos de emergencia para la adquisición de potencia por parte del Cenace (2016)
  • Código de Red (2016, 2021)
  • Subastas por confiabilidad (2018)
  • Normas Oficiales Mexicanas y Especificaciones Técnicas (2019, 2020, 2021)
  • Planeación del SEN y sus retos de confiabilidad

Reto 1: crecimiento de la RNT

El nuevo proceso de planeación establecido por la LIE involucra la participación de diversos organismos del sector público. La Secretaría de Energía (Sener) encabeza este proceso y autoriza el documento de planeación emblema de la industria eléctrica, que es el Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (Prodesen); por su parte, la CFE y el Cenace elaboran los programas de ampliación y modernización de la RNT y las RGD, y la CRE contribuye con una opinión hacia la Sener sobre la viabilidad técnica y económica de las obras eléctricas contenidas en esos programas. El reto de confiabilidad más importante es la ampliación y modernización de la RNT y las RGD. Del análisis de los programas de 2015 a 2021 elaborados por el Cenace se puede observar que la Sener ha autorizado 183 proyectos a la CFE para la ampliación y modernización de la RNT. Año con año se puede observar que el Cenace indica la imperiosa necesidad de que los proyectos que se proponen sí sean construidos por la CFE. Para resumirlo en una frase, el Cenace año con año indica que “las obras que se necesitaban antes se necesitan más ahora”. En la figura 1 se presenta el estado de los proyectos instruidos por parte de Sener.

Si bien existe una oportunidad para que la red eléctrica crezca de una forma más acelerada, este reto no solo requiere acciones por parte de la CFE, sino un esfuerzo en conjunto como sector en el que se revisen aspectos tan amplios como el proceso de planeación de la RNT y RGD; la estructura tarifaria mediante la cual se recuperarán los costos de la nueva infraestructura; los esquemas de participación privada para complementar los esfuerzos de la empresa pública, etc. Como ejemplo de esto último se puede mencionar el reciente anuncio por parte de CFE de nuevos proyectos de transmisión en la Península de Yucatán, en la región occidente del país, y el proyecto para incrementar la capacidad de transmisión en el noreste (Proyecto I19). En ese anuncio de la CFE participaron más de 90 empresas entre contratistas, fabricantes y proveedores.

Reto 2: inclusión ordenada de fuentes renovables

De acuerdo con la Sener (2023), las centrales de energía renovable como la solar fotovoltaica y la eólica representarán en conjunto la mayor inclusión de capacidad limpia en nuestro país para el periodo 2023-2027, con poco más de 27 GW. La integración de dichos proyectos al SEN debe realizarse de manera ordenada, es decir, de manera que no afecte la confiabilidad. Para ello, el uso de sistemas de almacenamiento de energía (como baterías) ha sido recurrentemente requerido por parte del Cenace cuando realiza los estudios de interconexión para esas centrales eléctricas.

De acuerdo con el Cenace (2023), existen más de 70 GW de capacidad en fase de estudios. De esas solicitudes, las tecnologías solar fotovoltaica y eólica representan poco más del 56%. Para darnos una idea de lo que esto representa, pensemos que actualmente el SEN tiene una capacidad instalada de 87.13 GW. En la figura 2 se puede observar que las regiones en las que existe mayor interés para interconectar nuevas centrales eléctricas son la occidental y la oriental. Para estos proyectos, el Cenace ha indicado que requerirán obras de interconexión y refuerzos en la RNT, así como la instalación de sistemas de almacenamiento de energía.

Operación del SEN y sus retos para la confiabilidad

Reto 1: fallas y falta de capacidad en la RNT

Para discutir los retos de confiabilidad relacionados con la operación del SEN, es necesario hacer referencia al Reporte de Confiabilidad del SEN, que publica la CRE. Del análisis de los reportes publicados por la CRE se puede observar que los estados operativos de alerta y emergencia se han incrementado de manera notable en los últimos años (véanse tabla 1 y figura 3), teniendo como principales causas la falta de infraestructura y las fallas ocurridas en la RNT.

Reto 2: capacidad de generación no disponible

Se estableció que uno de los atributos de la confiabilidad eléctrica es la suficiencia de recursos. El término para este atributo cuando se habla de capacidad instalada (GW) es disponibilidad de generación. El SEN no solo necesita que las centrales eléctricas estén instaladas, sino que también se encuentren disponibles para operar. Es decir, se quiere que esos gigawatts de capacidad sirvan para obtener gigawatts hora de energía. Es común escuchar críticas a las energías renovables por su intermitencia, señalando que no generan cuando no tienen irradiación solar o velocidad de viento, y por lo tanto necesitan ser respaldadas.

Esa condición no es exclusiva de las energías renovables. Las centrales eléctricas que llamamos convencionales y que utilizan combustibles fósiles también sufren de cierta intermitencia, que se traduce en indisponibilidad. Lo anterior puede ser consecuencia de aspectos como falta de combustible, fallas en los equipos, mantenimientos prolongados, etc. De acuerdo con la CRE (2022), durante 2021 las centrales convencionales tuvieron generación indisponible de 62.8 TWh. Este valor representó el 19% de la generación total del SEN en ese año. Lo anterior es equivalente a haber tenido 9 GW de ciclos combinados instalados y permanentemente apagados.

En la figura 4 se muestra la indisponibilidad de unidades de generación “convencionales” durante el año 2021. Se puede observar que la indisponibilidad fue de más de 30 GW en febrero de ese año. Para poner estos valores en contexto, la capacidad instalada que se tiene de energías renovables solar fotovoltaica y eólica es de 13.45 GW. Lo anterior quiere decir que, por momentos, las centrales convencionales tienen indisponibilidades de hasta por 2.2 veces la capacidad total instalada de fuentes renovables.

Reto 3: flexibilidad operativa del SEN

La flexibilidad operativa puede entenderse como la habilidad del SEN de restablecer las condiciones normales de operación cuando ocurre un desbalance, que puede ser uno entre la energía que se está generando y la que se está consumiendo en el SEN, y que tendrá como efecto desviaciones en la frecuencia de operación (60 Hz). Por otro lado, también puede existir desbalance de la potencia reactiva, que tiene como efecto desviaciones en los niveles de tensión (kV) en los buses de la red.

Para lograr la flexibilidad operativa existen diversas opciones tecnológicas, como los sistemas de almacenamiento de energía y dispositivos basados en electrónica de potencia. Los primeros son aliados cuando hablamos de inclusión ordenada de fuentes variables de energía al SEN, puesto que pueden brindar servicios que dan esa flexibilidad operativa (véase figura 5) inyectando y consumiendo energía eléctrica de la red. Entre los servicios que estos sistemas son capaces de brindar están la regulación de frecuencia, la contribución a la reserva operativa, la operación en isla y arranques de emergencia. Por la diversidad de servicios que los sistemas de almacenamiento son capaces de brindar, se conocen como un activo multipropósito en la industria eléctrica.

Conclusiones

La confiabilidad de un sistema eléctrico de potencia no se caracteriza por la ausencia de fallas o disturbios, sino que ante la ocurrencia de estos la infraestructura eléctrica sea capaz de mantener su integridad y continuar operando de manera segura. No es posible afirmar, al menos desde el punto de vista técnico, que no ocurrirán fallas o interrupciones en el SEN.

En los frentes de planeación y operación, el SEN tiene retos importantes que superar. Sin duda el acelerar el ritmo de ampliación y modernización de la RNT y las RGD es imperativo, así como asegurarse de que la inclusión de las centrales eléctricas –cualquiera que sea su tecnología– se realice de manera ordenada, sin afectar en ningún momento y por ningún motivo la confiabilidad del SEN y la seguridad del suministro a los usuarios finales. La CFE ha hecho un trabajo excepcional durante muchos años planeando, construyendo y operando la infraestructura del SEN. Es necesario implementar nuevos mecanismos para que el trabajo que ha realizado sea complementado, y no sustituido, por el sector privado en los términos que el Estado mexicano decida.

La discusión sobre la confiabilidad eléctrica en nuestro país no debe ser una de buenos contra malos, convencionales contra renovables, privados contra públicos, liberales contra conservadores. La discusión es de naturaleza técnica y debe estar centrada en las necesidades del SEN y el beneficio al usuario final.

Finalmente, se puede o no estar de acuerdo sobre las tecnologías que deben incluirse en el SEN, la aplicación de una nueva política energética e incluso la forma en la que el Estado regula la participación del sector privado. Lo importante es siempre ser proconfiabilidad.

Referencias

Centro Nacional de Control de Energía, Cenace (2023). Programa de ampliación y modernización de la red nacional de transmisión y de los elementos de las redes generales de distribución que corresponden al mercado eléctrico mayorista 2023-2037.

Consejo Regulador de Energía, CRE (2022). Reporte de confiabilidad del sistema eléctrico nacional 2021.

Secretaría de Energía, Sener (2023). Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional 2023-2037.

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