ENERGÍA / EL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA ELÉCTRICA POR BOMBEO / LEONARDO

Mensaje del presidente

La construcción en la reactivación económica de la CDMX

El Plan de Reactivación Económica en la Ciudad de México 2022-2024 tiene por objetivo acelerar el crecimiento y progreso de la capital –desde la economía popular hasta la proyección internacional– mediante las siguientes tres acciones: 1) avances y apoyos al desarrollo de la economía popular, social y solidaria; 2) grandes propuestas para la reactivación cultural, turística y del Centro Histórico, y 3) nuevos instrumentos de apoyo al desarrollo del sector de la construcción y vivienda.

La mayor incumbencia del CICM está referida al punto 3. Algunos acuerdos destacables en este asunto son la presentación de un estudio único de impacto urbano, social y ambiental a través de una ventanilla digital, lo cual permitirá disminuir el tiempo de trámites y el estudio será ingresado de manera digital o presencial; la creación de la comisión especial para tomar los acuerdos necesarios evitará trabas y transparentará el proceso.

También relevante es la actualización del Programa Especial de Regeneración Urbana y Vivienda Incluyente. Permitirá ampliar aún más los corredores que podrán ser desarrollados a través del programa y extender los incentivos para construir vivienda incluyente a través de una serie de condonaciones fiscales.

Otro acuerdo destacable es el que permite reconvertir oficinas en vivienda y otros usos, que busca igualmente ampliar la cobertura a otras áreas de la CDMX.

Es igual de importante el otorgamiento de facilidades administrativas al Instituto de Vivienda en el tema de licencias de construcción para proyectos inmobiliarios destinados a la vivienda de interés social o popular.

Dos más considerados de interés son el Plan Maestro de la Zona Rosa, para que se construyan nuevas viviendas con dimensiones menores que puedan insertarse en el entorno, y proponer alternativas de encadenamientos productivos con los industriales ya asentados en la zona industrial de Vallejo.

Es imprescindible la capacidad de diálogo y concertación entre gobierno, sociedad civil, empresarios, trabajadores e instituciones académicas, que seguramente permitirá consolidar la recuperación económica de la CDMX.

La reactivación económica de esta ciudad capital requiere de manera urgente y determinante inversiones para servicios de agua eficaces.

El Colegio de Ingenieros Civiles de México está dispuesto a colaborar con el gobierno de la Ciudad de México y el federal comprometidos con tan loable fin.

XXXIX CONSEJO DIRECTIVO

Presidente Jorge Serra Moreno

Vicepresidentes José Cruz Alférez Ortega Felipe Ignacio Arreguín Cortés Verónica Flores Déleon Juan Guillermo García Zavala Walter Iván Paniagua Zavala Luis Francisco Robledo Cabello Alejandro Vázquez López José Arturo Zárate Martínez

Primer secretario propietario Luis Antonio Attias Bernárdez

Primera secretaria suplente Ana Bertha Haro Sánchez

Segundo secretario propietario Carlos Alfonso Herrera Anda

Segunda secretaria suplente Pisis M. Luna Lira

Tesorero Mario Olguín Azpeitia

Subtesorero Regino del Pozo Calvete

Consejeros Renato Berrón Ruiz Juan Cuatecontzi Rodríguez David Oswaldo Cruz Velasco Luis Armando Díaz Infante Chapa Luciano Roberto Fernández Sola Juan Carlos García Salas Celina González Jiménez Mauricio Jessurun Solomou Reyes Juárez del Ángel Luis Enrique Montañez Cartaxo Juan José Orozco y Orozco Juan Carlos Santos Fernández Óscar Solís Yépez Guadalupe Monserrat Vázquez Gámez Jesús Felipe Verdugo López José Santiago Villanueva Martínez

El almacenamiento de energía eléctrica por bombeo

México tiene un sistema eléctrico de los más robustos en escala mundial, es decir, recorre grandes extensiones para la transmisión y distribución de la energía eléctrica. Sin embargo, el sistema interconectado nacional ha tenido una operación disruptiva y costosa debido a la intermitencia, ya que cuando ésta se presenta, los vacíos generan pequeños campos magnéticos, como la reactancia en pequeños circuitos, además de la congestión de la red cuando la generación distribuida (energía solar fotovoltaica menor o igual a 0.5 MW) se presenta.

LEONARDO DE JESÚS

RAMOS GUTIÉRREZ

Ingeniero civil y maestro en Administración de la construcción. Jefe de Disciplina de Anteproyectos Hidroeléctricos de la CFE. Profesor de posgrado en la Universidad Panamericana y miembro del Consejo Consultivo del ITESM. En México actualmente se está dando un proceso político de cambio en la política de operación del sector eléctrico nacional (SEN). La Comisión Federal de Electricidad (CFE), antes de la reforma energética promulgada en el año 2013, era el órgano rector del manejo total del SEN. Este año, el gobierno federal envió una iniciativa de contrarreforma para devolver un control del 54% a la CFE y dejar a la iniciativa privada el 46% restante. Esta política es relevante, ya que es necesario incluir en el futuro a mediano plazo el concepto de transición energética hacia fuentes de generación eléctrica limpia, es decir, que no generan dióxido de carbono (CO2).

La energías limpias se clasifican en dos grandes grupos: firmes e intermitentes. Las primeras no experimentan interrupciones, son firmes y constantes para el abasto eléctrico; son las centrales hidroeléctricas y las centrales de generación nuclear. Las segundas aluden a aquellas fuentes limpias que sufren intermitencia durante el abasto eléctrico, como son los casos de la energía solar fotovoltaica y la energía eólica.

La reforma del año 2013, en conjunto con las leyes que la acompañan, desfavorece un tema primordial: el almacenamiento de energía. La tendencia mundial es dirigir la producción de electricidad hacia las energías limpias; sin embargo, con excepción de la energía nuclear, el resto son fuentes renovables naturalmente, pero a un ritmo distinto en comparación con la demanda y el consumo eléctrico per cápita en cada región. En México, de acuerdo con el Observatorio 2021 de la Agencia Internacional de Energía, existe un consumo per cápita de 2.5 MWh, un ritmo que las fuentes de energía limpia intermitentes no podrían cubrir por sí mismas, derivado de lo cual es necesario contar con un respaldo. Este respaldo es el almacenamiento de energía.

Opciones de almacenamiento de energía

Existen diversas formas de almacenar energía eléctrica para respaldar la intermitencia, por ejemplo las baterías de litio, el hidrógeno verde, condensadores síncronos y el almacenamiento de energía por bombeo.

Las baterías de litio son eficientes, pero su vida útil es corta –de 5 a 8 años, aproximadamente–; el hidrógeno verde resulta costoso por el proceso de ósmosis inversa que requiere para separar este elemento del oxígeno; los condensadores síncronos son un herramienta para recuperar voltaje y descongestionar las redes de trasmisión y distribución eléctrica, misma función que pueden realizar las centrales hidroeléctricas en vacío, es decir, arrancando las turbinas sin utilizar agua, proceso operativo que se conoce como arranque en vacío.

Ahora bien, queda la opción de plantas de almacenamiento de energía eléctrica por bombeo (también conocidos como rebombeos). Esta tecnología es una solución ideal para la confiabilidad de la red, ya que proporciona uno de los pocos medios asequibles, y a gran escala, para almacenar y desplegar electricidad. Los proyectos de almacenamiento por bombeo almacenan y generan energía moviendo agua entre dos embalses a diferentes elevaciones, es decir, se trata de un tipo de almacenamiento de energía hidroeléctrica con una

configuración de dos embalses de agua a diferentes alturas que pueden generar energía a medida que el agua desciende de uno a otro (descarga), pasando por una turbina.

El problema de la intermitencia

México tiene un sistema eléctrico de los más robustos en escala mundial, es decir, recorre grandes extensiones para la transmisión y distribución de la energía eléctrica. Sin embargo, el sistema interconectado nacional (SIN) ha tenido una operación disruptiva y costosa debido a la intermitencia, ya que cuando ésta se presenta, los vacíos generan pequeños campos magnéticos, como la reactancia en pequeños circuitos, además de la congestión de la red cuando la generación distribuida (energía solar fotovoltaica menor o igual a 0.5 MW) se presenta. Para aliviar este fenómeno en cualquier punto del territorio mexicano, la mejor opción serían los rebombeos, por las características del SIN. Las baterías de litio, por ejemplo, no alcanzarían a resolver los problemas de congestión y reactancias inductivas en ciertas latitudes y en longitudes largas, pues tienen una operación local y regional. Esto ya se ha probado en algunos mercados eléctricos de Asia y Europa, donde los principales problemas que se experimentan están relacionados con el respaldo eléctrico, ya que cuando éste no opera, la energía eléctrica abastecida se vuelve costosa e ineficiente. Ahora bien, en México no existe ningún rebombeo, y ante las políticas ambientales, los compromisos internacionales de descarbonización y la transición hacia un mundo limpio, la atención a estos fenómenos se convierte en un tema obligado de política energética.

Uno de los principales problemas que se enfrentan a este respecto es el que se conoce como “curva de pato”. Ésta representa gráficamente un déficit de potencial eléctrico durante las horas de despacho, derivado de la intermitencia eléctrica proveniente de la energía solar fotovoltaica y la energía eólica, lo cual pone en riesgo la seguridad energética. Este fenómeno en el SEN provoca sobrecostos provenientes de la alteración eléctrica en diversos sectores de consumo en momentos fluctuantes dentro de las líneas de trasmisión y distribución eléctrica para la regulación de éstas y la estabilización de la red. El problema es que se genera la mayor cantidad de electricidad al medio día, cuando la irradiación solar es más intensa, pero las disrupciones y su pronto alivio encarecen la producción eléctrica.

Respaldo del sistema mediante rebombeo

En México, el SIN actualmente se respalda con una central de generación eléctrica de turbogás, combustible que se obtiene a través de la práctica del fracking que daña el subsuelo y deteriora el desarrollo sustentable en todo el mundo; en nuestro país la CFE demanda el reconocimiento de ese costo operativo en la iniciativa privada, el cual no se contempló en la reforma energética de 2013.

En países que son potencias mundiales en la producción eléctrica, el rebombeo ha disminuido los efectos de la curva de pato, además de estabilizar la red de transmisión eléctrica. Se necesita construir infraestructura que respalde el SEN ante una fluctuante demanda de energía eléctrica. Con un rebombeo se regulan los altos disparos de los costos derivados de la necesidad de generación eléctrica adicional en un momento determinado y la carga necesaria para garantizar un despacho eléctrico firme y constante.

El SEN tiene centrales hidroeléctricas que ya han rebasado su vida útil y que podrían reconfigurarse como plantas de rebombeo. Una ventaja considerable es la capacidad híbrida que posee, es decir, los rebombeos cuentan con una dualidad operativa para incluir a la energía solar fotovoltaica y eólica en un mismo sistema. La energía eólica y solar pueden bombear el agua al segundo embalse cuando en las horas base la red no necesite energía eléctrica; asimismo, cuando el viento y el sol no puedan aprovecharse de manera factible, la función hidroeléctrica del rebombeo evitará la intermitencia ante fluctuantes demandas de energía o el despacho eléctrico programado en ese momento.

Esta opción dual es un modelo híbrido que podría ser la solución para la inclusión de las energías limpias intermitentes no sólo como respaldo eléctrico, sino también como una tecnología binaria con las fuentes intermitentes, para convertirlas en perennes de despacho eléctrico, ya que durante el día, cuando los paneles solares y los parques eólicos pueden estar generando su mayor nivel de energía, el abasto estaría seguro; si la red no solicitara energía en las horas base, estas fuentes podrían ayudar en ese instante a los usos propios del almacenamiento de los rebombeos, y en las horas punta o de mayor demanda estar listos para el abasto respectivo de energía eléctrica.

GW 1,800.00 1,600.00 1,400.00 1,200.00 1,000.00 800.00 600.00 400.00 200.00 0.00

China Estados Unidos Japón India Rusia Alemania Francia Italia España Corea del Sur Reino Unido Australia

Países Ucrania Sudáfrica Tailandia Polonia Austria Bélgica Suiza Portugal

Figura 1. Capacidad instalada de rebombeos en el mundo a febrero de 2022.