Qinghai de China tiene un océano de energía solar, pero no almacenamiento La meseta tibetana en la provincia occidental enfrenta un desequilibrio entre la oferta y la demanda de electricidad.
En lo alto de la meseta tibetana, en la provincia de Qinghai, en el oeste de China, un mar de paneles solares se extiende a lo largo de 345 kilómetros cuadrados, lo que lo convierte en la central de energía fotovoltaica más grande del mundo. Con otros casi 265 kilómetros cuadrados de nuevos paneles por instalar, la central solar de propiedad estatal en el condado de Gonghe, prefectura autónoma tibetana de Hainan, pronto ocupará un área aproximadamente del tamaño de la ciudad estadounidense de Chicago.
Construido por Huanghe Hydropower Development Company, la central PV puede parecer una hazaña impresionante en medio de una carrera global hacia una transición verde -un alejamiento integral de los combustibles fósiles y hacia una economía más sostenible y respetuosa con el medio ambiente-, pero representa un importante déficit de inversión en las instalaciones complementarias de almacenamiento de energía, que han provocado un desequilibrio entre la oferta y la demanda de electricidad.
En pocas palabras, la provincia tiene demasiada energía en algunos momentos y muy poca en otras, especialmente de noche.
El problema se ha vuelto tan agudo que varios expertos han sugerido que los responsables políticos controlen el ritmo del desarrollo de energía limpia en la región occidental, especialmente la inversión en gran escala y el exceso de construcción, y consideren centrarse más en el almacenamiento de energía y los suministros de energía de respaldo.
«No podemos descartar que una inversión a gran escala cause problemas sistémicos, y entonces el país tendrá que pisar el freno», dijo Cai Yuanji, subdirector del centro de investigación del mercado de electricidad y carbono. en el Instituto de Investigación de Internet Energético Tsinghua Sichuan.
No es difícil entender por qué ha habido una carrera por desplegar una auténtica alfombra de paneles solares en toda la región, junto con otras plantas de generación de energía verde: Qinghai cuenta con una media de luz solar anual de más de 2.000 horas, la segunda más alta de China. después del Tíbet.
También es propenso a fuertes vientos y alberga las cabeceras de tres vías fluviales que se encuentran entre las más largas y transitadas del mundo: los ríos Amarillo, Yangtze y Mekong.
Estas condiciones naturales proporcionan a Qinghai una gran cantidad de recursos de energía solar, eólica e hidroeléctrica. Como era de esperar, la región se ha convertido en un referente en la ambiciosa política de energía verde de China, donde la energía solar, eólica e hidroeléctrica representan más del 90% de la capacidad instalada total de la provincia, la más alta del país, afirmó Wu Misen, subdirector de Desarrollo y Desarrollo de Qinghai. Comisión de Reforma en una conferencia de prensa en noviembre.
La energía solar encabeza la lista, con 18,42 millones de kilovatios o el 41,2% del total, seguida de la energía hidroeléctrica con 12,61 millones de kilovatios o el 28,2%, y la energía eólica con 9,72 millones de kilovatios o el 21,8%, según la Oficina de Energía de Qinghai.
El auge de la industria de la energía solar de Qinghai durante los últimos cinco años ha sido asombroso: la capacidad instalada de energía solar casi se duplicó entre 2018 y 2022. La provincia tiene actualmente casi 22 millones de kilovatios de capacidad solar. Según su 14º Plan Quinquenal, se espera que esa cifra aumente a 42 millones de kilovatios para 2025.
Otras provincias y regiones autónomas occidentales también están expandiendo su inversión en energía solar. Los últimos datos de la Administración Nacional de Energía muestran que en los primeros 11 meses de 2023, la capacidad fotovoltaica instalada total en todo el país alcanzó los 560 millones de kilovatios, un aumento del 50% respecto al mismo período de 2022. La inversión en el sector durante el mismo período alcanzó 321 mil millones de yuanes (45 mil millones de dólares), un aumento interanual del 61%, según los datos.
Por lo tanto, puede resultar sorprendente saber que en otras estaciones además del verano, Qinghai se enfrenta a graves cortes de energía porque, si bien su producción de electricidad es abundante durante las horas del día, especialmente durante los días más largos de verano, es insuficiente durante la noche. Este déficit se agudiza durante las frías noches de invierno, cuando las bajas temperaturas promedio descienden a -20 C, lo que lleva a las personas a aumentar la calefacción de sus hogares para mantenerse calientes, sobrecargando la red.
Y no es sólo la energía solar la que se ha quedado corta. En agosto de 2021, Qinghai, junto con varias otras provincias, impuso el racionamiento de energía a los grandes usuarios industriales, ya que el débil flujo de agua en la parte superior del río Amarillo redujo drásticamente la utilización de la energía hidroeléctrica.
En consecuencia, a pesar de una inversión de más de 70 mil millones de yuanes en energía solar entre 2018 y 2022, la provincia gastó alrededor de 7 mil millones de yuanes el año pasado para comprar electricidad alimentada con carbón desde fuera de la provincia, según datos de la Oficina de Energía de Qinghai. El costo finalmente se transfirió a los usuarios comerciales, cuyos costos de energía aumentaron casi un 30% entre 2019 y 2023.
La causa fundamental del problema es la estructura de la economía local y la inversión excesiva en proyectos de energía verde, que están sujetos a condiciones meteorológicas y climáticas cambiantes.
Qinghai no es el único que enfrenta este problema. Varias provincias occidentales y regiones autónomas con una alta proporción de energía renovable, como Xinjiang, Ningxia y Gansu, enfrentan un problema similar.
Energía intermitente
En un sistema equilibrado, las plantas de energía solar generan electricidad a partir del sol durante el día, que fluye directamente a la red, y la energía no utilizada se almacena, donde puede utilizarse durante la noche.
Pero debido a que la inversión en almacenamiento de energía en Qinghai no ha seguido el rápido aumento de la generación de energía, las plantas de energía solar se ven obligadas a proporcionar entre tres y cuatro horas de energía fotovoltaica durante el día porque no hay suficiente capacidad en las instalaciones existentes para almacenar.
Otras fuentes de energía renovables, como la hidroeléctrica y la eólica, también dependen de las condiciones climáticas y su naturaleza intermitente plantea desafíos. Cómo mantener un flujo estable de electricidad cuando el viento amaina, los niveles de agua en los ríos o embalses bajan y el sol se pone o cuando el tiempo está nublado son problemas que enfrentan todos los operadores de centrales eléctricas de nuevas energías.
En el caso de la energía solar, el exceso de capacidad ha resultado en una creciente restricción de la generación de energía: la reducción intencional de la producción de electricidad por debajo de niveles que de otro modo podrían haberse producido.
El director de una planta de energía solar estatal en la prefectura autónoma tibetana de Hainan dijo a Caixin que su estación de energía solar de 100 megavatios tiene que dejar de generar electricidad tres horas al día y cuatro horas en verano, ya que la red simplemente no puede soportar el exceso. electricidad.
El número promedio de horas de utilización de energía fotovoltaica local al año es de aproximadamente 1.400 a 1.500 horas, a pesar de que Qinghai recibe más de 2.000 horas de luz solar al año, según un informe de desarrollo de energía limpia para 2022 compilado por la oficina provincial de energía. Entre todas las regiones ricas en energía solar, Qinghai tiene un mayor índice de reducción, según el informe.
Equilibrando la red
Como por la noche no se genera energía solar, la red normalmente necesita ser alimentada por otras fuentes, como carbón y centrales hidroeléctricas.
Pero Qinghai tiene un número muy limitado de centrales eléctricas alimentadas con carbón. Esta fue una medida deliberada tomada para crear un modelo para la base de energía limpia de China, con Qinghai deteniendo la construcción de centrales eléctricas alimentadas con carbón durante los últimos tres años.
En la actualidad, la energía alimentada con carbón sólo representa el 8% del suministro eléctrico total de la provincia. Menos de 4 millones de kilovatios de capacidad de energía alimentada con carbón difícilmente pueden compensar los 30 millones de kilovatios de nueva energía que fluyen a la red anualmente.
Por ejemplo, una antigua central eléctrica alimentada por carbón en Xining, la capital de Qinghai, ha estado funcionando sin parar durante años sin el mantenimiento necesario, porque la red no puede darse el lujo de desconectarla como fuente de energía de reserva ni siquiera por un día, dijo un funcionario del departamento de desarrollo energético de la ciudad.
«La energía del carbón está ahora posicionada como un importante banco de almacenamiento de energía», dijo Xue Jing, ex director del Consejo de Electricidad de China, una asociación comercial nacional autorreguladora y sin fines de lucro formada por las compañías eléctricas del país. El carbón puede actuar como fuente de energía de reserva en las horas pico, lo cual es necesario en el proceso de despliegue de un sector de nueva energía en rápida expansión, dijo Xue.
Qinghai debería retener al menos entre el 10% y el 20% de su suministro total de energía en forma de energía de carbón para este propósito, después de considerar los costos de compra de electricidad fuera de la provincia, sugirió Cai del Instituto de Investigación de Internet de Energía Tsinghua Sichuan.
A la luz de la importancia renaciente del carbón en la combinación energética, en 2023 el gobierno de Xining lanzó dos nuevos proyectos de energía a base de carbón, cuya producción se espera que comience en 2024 y 2025. Los proyectos se aprobaron originalmente en 2015, pero se habían archivado cuando la energía verde se convirtió en energía verde. una máxima prioridad.
Otra solución provisional es comprar electricidad de otras provincias. En 2023, Qinghai compró 18 mil millones de kilovatios-hora de electricidad fuera de la provincia, frente a los 14 mil millones de kWh del año anterior, según estimaciones de la unidad Qinghai de State Grid de China.
El inconveniente es el costo. Considerando las largas distancias para la transmisión de energía, tiene más sentido comprar electricidad de las provincias cercanas. Pero otras provincias del noroeste de China también enfrentan problemas similares, lo que significa que tienen menos de sobra, ya que también dependen en gran medida de la nueva energía.
Por lo tanto, en los últimos años, Qinghai ha tenido que comprar energía de la red situada a 2.000 kilómetros o más de distancia en el noreste de China. Esto, por supuesto, es mucho más caro que los precios locales. El precio estándar en las tres provincias nororientales de Liaoning, Jilin y Heilongjiang es de aproximadamente 0,4 yuanes por kilovatio-hora, en comparación con aproximadamente 0,23 yuanes en Qinghai, el precio más bajo del país. Qinghai también debe pagar alrededor de 0,1 yuanes por kilovatio-hora en tarifas de transmisión de larga distancia.
Cuando las compañías eléctricas trasladan los costos más altos a los usuarios finales, esto perjudica los resultados de algunas grandes empresas. Un importante productor de aluminio propiedad del grupo estatal Qinghai Investment Group, que representa alrededor del 20% del consumo total de energía de la provincia, se vio obligado a declararse en quiebra en 2021 debido al doble golpe del aumento de los costos de la energía y la caída de los precios del aluminio.
Soluciones de almacenamiento
Qinghai también está buscando otras soluciones. Una es construir más almacenamiento por bombeo para la energía hidroeléctrica, que son depósitos utilizados por los sistemas de energía eléctrica para equilibrar la carga. Estas instalaciones permiten mantener constante el suministro de energía cuando la electricidad procedente de fuentes intermitentes como la solar, la eólica y otras energías renovables no pueden satisfacer la demanda.
Qinghai aprobó tres proyectos de almacenamiento por bombeo a finales de 2022. Pero estos embalses tardarán un promedio de 80 meses en construirse y no estarán operativos hasta 2030, dijo Wang Meng, director del departamento de planificación de la unidad de Qinghai de State Grid.
El almacenamiento de energía electroquímica es otro método de almacenamiento de energía renovable ampliamente utilizado. Utiliza baterías recargables para almacenar el exceso de energía. Pero los altos costos y la corta vida útil de las baterías (generalmente de siete a ocho años) hacen que sea económicamente inviable que las plantas de energía solar recuperen su inversión. Las temperaturas invernales extremadamente bajas en Qinghai también afectan la eficiencia del almacenamiento de energía electroquímica.
Poder de venta
Pero si bien hay escasez de energía durante la noche, se genera un exceso de energía solar durante el día. Qinghai, con uno de los PIB más pequeños del país, no tiene suficiente demanda para toda la electricidad que produce durante las horas del día. En 2023, el consumo total de electricidad en la provincia fue inferior al 30% de su capacidad eléctrica total.
¿Qué hacer con este exceso de potencia? Una solución es enviarlo a donde sea necesario.
El principal importador de energía de Qinghai es la provincia de Henan, en el centro de China. A finales de 2020, se puso en funcionamiento el proyecto de transmisión de corriente continua de voltaje ultraalto (UHVDC) Qinghai-Henan, una línea eléctrica de 1.587 kilómetros de largo que cruza cuatro provincias, para transmitir hasta 8 gigavatios de energía limpia, incluida la solar y energía eólica, de oeste a este.
Pero en los últimos años, Henan también ha estado aumentando su propia capacidad de energía solar. En octubre, la capacidad de energía solar instalada en la provincia central se duplicó respecto a dos años antes, según datos publicados por la Oficina Reguladora de Energía de la Administración Nacional de Energía de Henan.
La mayoría de las áreas de la provincia muestran que su red eléctrica ha alcanzado el límite de carga al mediodía, lo que significa que no pueden aceptar más electricidad en la red, según datos del Energy Big Data Center de la provincia de Henan.
Para expandir sus exportaciones de energía limpia, Qinghai también está considerando construir dos líneas de transmisión de energía de voltaje ultra alto más para conectar la provincia con Jiangsu, en el este de China, y la región autónoma de Guangxi, en el suroeste, según supo Caixin.
Sin embargo, incluso con el desequilibrio extremo entre la oferta y la demanda de energía, múltiples grandes proyectos de energía solar completados o en construcción se están preparando para conectarse a la red, que ya está sobreabastecida. Más de 10 millones de kilovatios de proyectos de energía solar terminados están esperando ser conectados a la red, según el jefe de una planta de energía solar de propiedad estatal en la Prefectura Autónoma Tibetana de Hainan.
En última instancia, si bien proyectos de nueva energía como estos han ayudado a impulsar el crecimiento económico de Qinghai, un desarrollo tan rápido eventualmente conducirá a un desperdicio de energía e inversión, dijo un ejecutivo de una compañía eléctrica estatal.
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