El Sistema Energético Mexicano y la sustentabilidad

Las altas inversiones y la lejanía de sitios favorables han coartado el desarrollo de las fuentes renovables de energía en México.

Con una inversión de 3 mil 600 millones de pesos, se instalará, en un lapso de cinco años, medio millón de paneles solares fotovoltaicos con 400 MW de capacidad productiva, los cuales se canalizarán a la Comisión Federal de Electricidad de la línea 2 que atraviesa la zona.

Por Ricardo Mota Palomino.

Recientemente, se ha hablado con frecuencia en los medios de diferentes temas tecnológicos, como la sustentabilidad, la eficiencia energética y las fuentes renovables de energía. La tendencia internacional, principalmente en Norteamérica y la Unión Europea, ha sido, mediante iniciativas de Gobierno, iniciar formalmente un cambio de paradigmas para resolver el problema de seguridad de abasto energético, con la preocupación de la importancia socioeconómica que este problema acarrea.

A fin de conocer la orientación de la Secretaria de Energía, a continuación se presentan sus planteamientos vertidos en la Estrategia Nacional de Energía [SENER 2009], documento que recoge información de los diferentes documentos que, por ley, dicha Secretaría hace públicos a través de su portal (www.sener.gob.mx). Particularmente, se discuten las cifras que permiten reconocer la naturaleza del sistema energético nacional; específicamente, en lo concerniente al abasto de energía eléctrica. Conocer tales cifras permite vislumbrar la dimensión de las necesidades de abasto de energía eléctrica e identificar las oportunidades de participación en el desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional.

El tamaño y naturaleza del Sistema Eléctrico Nacional
En 2008, la energía eléctrica total producida en México fue de 235 mil 871 GWh, de la cual 65.8% fue producida por la quema de hidrocarburos; de este volumen, más de 45% fue mediante la quema de gas natural y 75% de las adiciones de generación al Sistema Nacional fueron ciclos combinados que consumen este energético. A pesar de su reconocido potencial energético en recursos renovables, este mismo año en México, se tenía una capacidad instalada de 1 mil 984 MW, sin contar las grandes centrales hidroeléctricas, con un total instalado de alrededor de 56 mil MW, lo cual representó 3.3% de lo instalado. Las grandes centrales hidroeléctricas constituyeron el 19% del total instalado, mientras que la producción de energía nuclear representó solamente el 2.4%.

Algunos de los motivos que han limitado el desarrollo de las fuentes renovables en México, según la SENER, han sido los siguientes: (I) la alta inversión y lenta tasa de recuperación de las inversiones en proyectos de generación con renovables a gran escala; (II) la intermitencia de los recursos renovables que requieren ser apoyados con reserva por parte del sistema interconectado; (III) no existe ningún incentivo para promover el desarrollo del aprovechamiento de este tipo de recursos; (IV) no se toma en cuenta ninguna externalidad, como el impacto en la salud, el desarrollo social de comunidades donde se instalan las centrales, la generación de empleos adicionales; (V) los sitios favorables, generalmente, están alejados de los puntos de consumo y deben construirse interconexiones remotas y usar las redes comerciales.

En una publicación especial de la SENER, “Programa Especial para el Aprovechamiento de las Energías Renovables”, se establece que en el 2011 se deberá tener instalado un parque renovable del 7.6%, sin tomar en cuenta a las hidroeléctricas que producen más de 30MW.

Hasta antes del problema de la Central Nuclear de Fukushima, en Japón, se veía como pertinente aprovechar la experiencia mundial de más de 50 años en materia de manejo de centrales nucleares para analizar la viabilidad de programar la construcción de este tipo de centrales en los próximos años, considerando su alto factor de planta (85-90%), ya que, si olvidamos sus altos niveles de inversión, tienen una gran estabilidad en los costos de combustible.

En materia de cogeneración, la SENER reporta que aquélla representa sólo 6.5% de la capacidad instalada para producir energía eléctrica. Esto equivale a 3 mil 290 MW que es 30% del potencial de cogeneración detectado, el cual asciende a 11 mil MW. Se estima que el desarrollo de la cogeneración se ha visto limitado por la falta de conocimiento del beneficio que aporta desarrollar proyectos de este tipo, la falta de un marco regulatorio que lo promueva y la falta de personal especializado en este tipo de proyectos. En seguida, se presenta la capacidad instalada y el potencial de proyectos de cogeneración por sector.

El consumo de energía eléctrica
La SENER estima posible una reducción de 208 TWh al 2024, equivalente a una reducción de un punto porcentual en la tasa de crecimiento anual del consumo de energía eléctrica en el período 2008-2024. Como ejemplo, el Programa Nacional para el Aprovechamiento Sustentable de la Energía, publicado en el 2009, presenta acciones específicas y planes de acción para aprovechar las oportunidades identificadas.

En el rubro de eficiencia energética y reducción de consumo de energía eléctrica, sobresalen los programas y proyectos operados por el Fideicomiso para el Ahorro de Energía Eléctrica (Fide), que trabajan primordialmente del lado de los consumidores de energía eléctrica para reducir su consumo y facturación, y con impacto, también, en el lado de la oferta, contribuyendo a la reducción de gases de efecto invernadero y, al mismo tiempo, la de quema de hidrocarburos para producir energía eléctrica.

Por su lado, los subsidios para el consumo de energía eléctrica ascendieron a 200.4 miles de millones de pesos promedio anual, en el período 2005-2009, de los cuales el 63% se concentró en el consumo de electricidad. En los últimos seis años, representaron un 29% de diferencia entre el costo contable de la energía y la tarifa cobrada, concentrándose principalmente en el sector agrícola y doméstico, y desincentivando el consumo y producción eficiente de electricidad.

Nota: no se consideran 114MW de proyectos instalados en el sector turismo

La cuestión ambiental
Las emisiones totales del país han crecido a una tasa de 1.3% anual, entre 1996 y 2006, hasta llegar a un total de 712 millones de toneladas de CO₂e en 2006. El sector energía representa 60% de las emisiones totales. De esta cifra, el transporte y la producción de energía eléctrica produjeron 100 y 82 toneladas de CO₂e, respectivamente. Con esta tendencia, las emisiones crecerían 30% y 50%, a 2030 y 2050, respectivamente. Mediante su Programa Especial de Cambio Climático, México ha asumido el compromiso indicativo de reducir en un 50% sus emisiones de gases de efecto invernadero en el año 2050, respecto a las emisiones del año 2000. Asimismo, se ha externado el compromiso de reducir hasta en 30%, sobre el escenario inercial, la emisión de gases de efecto invernadero hacia el año 2020.

Las pérdidas técnicas y no técnicas, y la calidad del servicio
En el período 2000-2009, la suma de las pérdidas técnicas y no técnicas en la distribución se han mantenido en CFE en un valor alrededor de 11%, mientras que en el área que atendía la extinta Luz y Fuerza del Centro no han descendido de un valor superior al 33%. Los estándares internacionales marcan un monto de 6 a 8% para este valor. Se señalan debilidades en el marco legal para reducir esta brecha, ya que más de la mitad de las pérdidas en distribución se refieren a ilícitos; sin embargo, resulta evidente la necesidad de desarrollar programas para tratar de abatirla.

Asimismo la calidad del servicio en el área antes atendida por la extinta Luz y Fuerza del Centro presenta una brecha de 102 minutos de tiempo de interrupción por usuario al año, contra 73 registrados en el área atendida por CFE, sin contar la anterior.

Los números previos ilustran las necesidades principales para el servicio ofrecido por la CFE, en el área metropolitana de la Ciudad de México: reducir las pérdidas y mejorar el servicio.

La innovación tecnológica y la formación de recursos humanos
Los diferentes problemas que plantea la garantía de suministro, particularmente de energía eléctrica, requieren el desarrollo y adaptación de tecnologías de punta, y la formación de recursos técnicos especializados. Entre estos problemas resaltan los siguientes:

I.        la diversificación de fuentes de energía primaria, hacia fuentes de energía limpias;
II.        el incremento de la eficiencia en el consumo energético;
III.        la reducción del impacto ambiental en las actividades del sector.

Se considera que la renovación de personal técnico especializado es un problema mundial, tanto para la industria petrolera, como para la industria eléctrica. En el caso de Pemex y CFE, se estima en más de 25% la cantidad de personal en edad de jubilarse. La misma situación se tiene en los institutos especializados del sector: el Instituto Mexicano del Petróleo, el Instituto de Investigaciones Eléctricas y, en proporción mayor, en el Instituto de Investigaciones Nucleares. Mantener un balance entre personal especializado joven y experimentado representa un reto mayor para los organismos del sector energético. En órganos desconcentrados como el Fide, donde no se observa este problema, el reto mayor es atraer y retener personal especializado.

En todo caso, resulta imprescindible fortalecer la vinculación entre los organismos del sector energético nacional y las instituciones de educación superior y de investigación para hacer frente a los retos que presenta el futuro energético del país.

La CFE ha abastecido al país de la energía eléctrica necesaria, con la aportación de las fuentes energéticas con que cuenta la nación

Evolución de la oferta de energía en México y el potencial de la energía renovable

Actualmente, la generación de energía eléctrica en México se basa en generadores termoeléctricos que usan carbón, petróleo y energía nuclear. Se complementa solamente por 10.7% de energía hidroeléctrica y una participación casi despreciable de energía eólica. La participación de ciclos combinados que consumen gas natural, actualmente, es de casi 50% de la energía producida anualmente.

La visión del Sector Eléctrico Mexicano y de la Secretaria de Energía de México establece una tasa de crecimiento anual alta para el consumo de energía. Consecuentemente, hay una demanda grande para la nueva capacidad de generación en los próximos años.

Para abastecer la parte central del país, descrita como un área importadora de energía, se ha definido, principalmente, el crecimiento de proyectos de ciclo combinado. Esta tecnología tiene un papel estratégico en la expansión del Sistema Eléctrico Nacional, ya que, supuestamente, mejorará la confiabilidad y calidad del servicio en esta región del Sistema Eléctrico Nacional.

Durante el período 2009-2024, el programa de expansión de la CFE requerirá la adición de 37 mil 615 MW de capacidad, de los cuales 5 mil 113 MW están siendo instalados o en fase de construcción; 32 mil 096 MW son capacidad adicional en proyectos para los cuales no se han hecho licitaciones todavía, y 406 MW son proyectos de modernización o reequipamiento de centrales existentes.

Por otro lado, se estima una capacidad neta adicional de autogeneración remota y cogeneración de 2 mil 087 MW, considerando proyectos del sector público y privados, específicamente Pemex y su proyecto de cogeneración en Nuevo Pemex, con 256 MW de auto generación remota y una temporada abierta de proyectos de energía eólica.

Con respecto a las tecnologías consideradas para los requerimientos de capacidad adicional, los ciclos combinados representan 33.2% de la capacidad total para ser instalada durante el periodo 2012-2024, con 10 mil 654 MW, seguida de la llamada, “capacidad libre”, para la cual no se ha especificado tecnología todavía. Esta capacidad suma 14 mil 848 MW; esto es, 46.3% de la capacidad total adicional para ese período. También, como parte de una política de diversificación de fuentes de energía, tal capacidad le será asignada a diferentes tecnologías, permitiendo el uso de diversos combustibles. El restante 20.5% de capacidad no comprometida corresponde a otras tecnologías, principalmente carbón, hidroeléctricas, eólicas y geotérmicas. Para lograr esta diversificación, se está considerando la construcción de 2 mil 800 MW de nueva capacidad de carbón, además de ciclos combinados con gas, 1 mil 216 MW de eólicas, 150 MW de fuentes geotérmicas y 2 mil 764 MW de proyectos hidroeléctricos.

Mientras que los ciclos combinados juegan un papel mayor en el mercado de electricidad mexicano, el viento parece tener un papel despreciable. Por supuesto, la energía eólica aumentará su capacidad; pero, con respecto al aumento global en consumo de electricidad de fuentes renovables, la fracción de viento/geotermia/hidro, incluso se reducirá. Dada la necesidad de desarrollar planes de expansión con costo mínimo por parte de la CFE, pareciera que el desarrollo de tecnologías eólicas es promovido para desarrollo de agentes privados únicamente. Para mediados de 2009, los proyectos eólicos en operación sumaban 204MW. La lista de proyectos en México esperaba alcanzar alrededor de 4 mil MW, antes de 2012.

Finalmente, la mayoría de los proyectos se adjudicarán bajo la modalidad de autoconsumo. Esta modalidad es atractiva para desarrolladores de proyectos, dados los altos precios de electricidad que supuestamente carga CFE a grandes usuarios.

Además de los proyectos que están por construirse, existen proyectos potenciales con una capacidad combinada de 1 mil 450 MW. Tales proyectos se desarrollarán, principalmente, para exportación al mercado norteamericano desde el estado de Baja California Norte.

Si se consideran las estimaciones de la Asociación Mexicana de Energía Eólica, existe un potencial factible para instalar 10 GW de capacidad de viento; sin embargo, el US National Renewable Energy Laboratory (NREL) estimó que simplemente en Oaxaca hay potencial para 33 GW que se pueden instalar en un área de 6 mil 637 km².

Cuando se compara el potencial de la energía eólica con los planes vigentes de usarla, los retos para integrar las turbinas de viento al sistema eléctrico nacional no parecen ser tan grandes. Los sistemas de generación de energía basados en fuentes renovables, actualmente, son capaces de participar en el control de las redes comerciales; pueden proporcionar servicios similares como lo hacen centrales convencionales. Esta habilidad para contribuir con servicios de control depende de los componentes de acoplamiento a la red, ya sean generadores síncronos, generadores de inducción o un dispositivo de electrónica de potencia.

Aunque la incorporación de la energía eólica no parece ser un reto importante y es cuestionable si hay necesidad de tecnología que promueva el uso de todas las posibilidades que proporcionan las turbinas eólicas modernas; con el estado del arte actual, las turbinas eólicas tienen la capacidad de participar en el control de voltaje y en el soporte de condiciones de falla sin desconectarse.

Con la visión de una penetración mayor de productores de energía independientes que usan turbinas eólicas, en México se conoce la necesidad de compartir la responsabilidad de mantener la estabilidad de las redes comerciales entre todos los productores, en lugar de impulsar un desarrollo sin control.

Diversificación energética, es lo que se avecina para el sistema energético nacional, con el objetivo de mejorar el servicio

A manera de conclusiones

Previo al accidente de la central nuclear de Fukushima, Japón, se presentaba la posible convivencia de la planeación convencional de la CFE con el desarrollo de centrales nucleares. No se conoce actualmente la visión oficial a este respecto.

Existe la tendencia mundial por el desarrollo de sistemas energéticos modernos y eficientes, incluyendo el uso masivo de fuentes renovables aun de escala pequeña. En el caso mexicano, es visible la insuficiencia de mecanismos de promoción para el desarrollo de fuentes renovables.

Finalmente, es visible la existencia de amplias áreas de oportunidad para la innovación tecnológica, capacitación y formación de capital humano para atender el desarrollo del sector energético nacional.
——————————————————————————————————————-

Doctor Ricardo Mota Palomino
Ingeniero electricista y maestro en ciencias por el Instituto Politécnico Nacional. PhD por la Universidad de Waterloo, Canadá. Profesor e investigador de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica del IPN. Trabajó en el Centro Nacional de Control de Energía de la CFE y ha sido consultor de diversas empresas eléctricas de Latinoamérica en las áreas de planeación y operación de sistemas eléctricos, así como en el área de costo de servicios de transmisión y distribución, en el ámbito de los mercados de energía eléctrica. Ha colaborado con la Subdirección de Distribución de la CFE, con la Comisión Reguladora de Energía y con el Fideicomiso para el Ahorro de Energía Eléctrica en proyectos de sistemas de distribución, reglas de interconexión y despacho para fuentes renovables, así como en evaluación de beneficios de programas de ahorro y uso eficiente de energía eléctrica.