Estados Unidos se acerca al final deuno de los veranos más calurosos registrados.En todo el país, las olas de calor han elevado la demanda máxima de electricidad en algunos días a nivelessuperando con creces los promedios estacionales.

Los operadores de redes dependen de las llamadas plantas de "pico" para asegurarse de tener suficiente suministro para satisfacer estos aumentos repentinos de la demanda.Las unidades de pico pueden arrancar rápidamente y a un costo relativamente bajo, pero normalmente queman más combustible por unidad deelectricidadproducido que otros tipos de unidades de combustibles fósiles.

Debido a que son menos eficientes que otras plantas, las plantas de pico normalmente funcionan sólo durante los períodos de alta demanda.Históricamente, los picoshan estado en funcionamiento durante menos del 10% del año, a menudo durante sólo unas pocas horas seguidas.

No obstante, sus mayores emisiones por unidad de electricidad producida plantean preocupaciones ambientales y de salud.A partir de 2021, hubo999 plantas pico en los EE. UU., en los 50 estados.Alrededor del 70% de estas plantas quemaban gas natural y el resto funcionaban con petróleo y carbón.

para reducircontaminación del airey combatecambio climático, Estados Unidos se está alejando de los combustibles fósiles y aumentando el uso de fuentes de energía renovables como la eólica y laenergía solar.Sin embargo, irónicamente, a medida que el cambio climático generaolas de calor más frecuentes e intensas, muchos sistemas eléctricos dependen cada vez más de plantas de pico para equilibrar las fluctuaciones en la generación de energía renovable.Propuestas paraconstruir nuevos picosoextender la vida de los viejoshan suscitado controversia en estados comoWisconsin,Massachusetts,TexasyNueva York.

Mi investigación se centra en laCostos y beneficios económicos y ambientales de producir electricidad..Así es como la transición a la energía limpia está cambiando el papel de las plantas de máxima demanda y algunas otras opciones para mantener las luces encendidas durante los períodos de máxima demanda.

Equilibrio del suministro de energía

Para los operadores de sistemas, una característica clave de una central eléctrica es si puede producir energía según la demanda.Muchos recursos renovables, incluidos la energía eólica, solar y ciertos tipos de energía hidroeléctrica, se conocen comorecursos no despachablesporque se rigen por la naturaleza, produciendo energía cuando las condiciones lo permiten.El coste de generar electricidad con ellos es bajo, por lo que normalmente se utilizan a su máxima capacidad.

Centrales eléctricas que funcionan con combustibles fósiles oenergía nuclearson conocidos comorecursos despachablesporque pueden producir energía cuando sea necesario.Sin embargo, tienen costos operativos más altos que las energías renovables, principalmente porque las plantas de gas, carbón, nucleares y petroleras deben comprar combustible para poder operar.

Algunas de estas plantas—históricamente, las que funcionan con carbón o combustible nuclear—se llamanplantas de carga base.Generan energía a un precio relativamente bajo, pero tardan en ponerse en marcha y alcanzar la máxima potencia.Unidades intermediasproducen energía a un costo más alto por cada megavatio-hora adicional producido, pero pueden subir y bajar más rápidamente que las plantas de carga base.Los picos tienen los costos más altos por megavatio-hora, pero pueden ajustar su producción muy rápidamente.

Históricamente, las unidades de carga base operaban durante todo el año, y las unidades intermedias ajustaban la producción para satisfacer las fluctuaciones de la demanda a corto plazo.Las plantas de máxima demanda se utilizaron sólo durante raros períodos de máxima demanda.

Pero a medida que los proveedores de energía añaden más energía eólica y solar a la red, utilizan con mayor frecuencia unidades de combustibles fósiles gestionables para equilibrar los cambios en la generación renovable (por ejemplo, para hacer funcionaracondicionadores de airecuando el sol se pone pero las temperaturas siguen siendo altas.Esto favorece a las unidades que pueden cambiar rápidamente los niveles de producción, incluso si consumen menos combustible.El resultado es un papel cada vez mayor para las plantas de pico.

Puntos críticos de la justicia ambiental

Producción de electricidad a partir decombustibles fósilesen los EE.UU.ha disminuidocon inversiones a gran escala en generación eólica y solar.Pero las centrales eléctricas que queman combustibles fósiles todavía producenalrededor del 60% de la electricidad de EE. UU.ây esas plantas emiten contaminantes que contribuyen al cambio climático y degradan la calidad del aire local.

Exposición adióxido de azufre, el dióxido de nitrógeno, las partículas en suspensión y el ozono están relacionados conenfermedades respiratorias y cardiovasculares y muerte prematura.Si bien la contaminación general del aire ha disminuido en los EE. UU. en las últimas décadas, los vecindarios minoritarios y de bajos ingresos todavía sufren desproporcionadamente por la mala calidad del aire.

Un informe de 2022 estima que 32 millones de estadounidensesvivir a 3 millas de una planta pico.En 2024, la Oficina de Responsabilidad Gubernamental de EE. UU. informó que las comunidades raciales o étnicas históricamente desfavorecidas tenían estadísticamente más probabilidades de estar ubicadasmás cerca que el promedio de los picos.

Otras formas de satisfacer la demanda máxima

¿De qué otra manera se puede equilibrar la oferta y la demanda de electricidad?Una opción es usar baterías para almacenar electricidad cuando la producción eólica o solar es alta y luego descargarla cuando la demanda excede la oferta de recursos convencionales.

Aunque actualmente los costos de inversión en baterías son altos, sonse prevé que disminuya significativamenteen las próximas décadas.En 2023, Estados Unidos tenía un total de unos 15 gigavatios de capacidad de almacenamiento en baterías, equivalente a 15 grandes centrales nucleares.plantas de energíaây esa figurapodría duplicarse en 2024.

Otra alternativa es ampliar los sistemas de transmisión, que permiten obtener electricidad de unidades de menor costo en áreas distantes en lugar de depender de plantas cercanas en horas punta.Sin embargo, la construcción de nuevas líneas de transmisión conlleva importantesDesafíos regulatorios, de permisos y de uso de la tierra..

Una tercera opción esprogramas de respuesta a la demanda, en el que los consumidores de electricidad pagan precios más altos durante los períodos de mayor demanda.Esto podría ayudar a reducir los picos y valles de la demanda a lo largo del día, beneficiando a unidades de carga base más eficientes pero menos flexibles diseñadas para funcionar las 24 horas del día.

Sin embargo, la mayoría de los consumidores actualmente no pagan precios queReflejar cambios a corto plazo en los costos mayoristas de electricidad..Además, no está claro si los clientes residenciales alterarían su consumo en función de las fluctuaciones de precios a corto plazo.Tecnologías comoTermostatos inteligentes y aplicaciones de gestión de energía.podría ayudar al aliviar a los consumidores de la carga de ajustar manualmente su uso de electricidad en respuesta a las fluctuaciones de precios.

Finalmente, los propietarios de centrales eléctricas pueden invertir en tecnologías para reducir las emisiones de las unidades de combustibles fósiles.picosnormalmente carecen de tecnologías de control de la contaminaciónporque no se usan muy a menudo.También podría ayudar modernizar las plantas más antiguas para hacerlas más eficientes, ya que producirían menos emisiones por cada unidad de electricidad.

Estas inversiones son costosas, por lo que los formuladores de políticas tienen que sopesar los beneficios para la salud de la reducción de la contaminación del aire con los costos de inversión para los propietarios de centrales eléctricas.

La creciente inversión en energía eólica y solar esreducir la contaminación del aire localprocedente de la producción de electricidad.Pero también está alejando la producción de unidades de carga base térmicamente eficientes que no pueden responder rápidamente a los cambios en la demanda o la producción de energías renovables.Creo que es cada vez más importante explorar políticas que creen incentivos para invertir en alternativas como el almacenamiento en baterías y la infraestructura de transmisión, así como en mejoras de las centrales eléctricas para reducir la exposición a la contaminación.

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