Si toda la transmisión de alto voltaje actualmente en construcción y en etapas avanzadas de obtención de permisos se construye para 2030 en el oeste de los Estados Unidos, permitiendo la construcción de nuevos proyectos de energía renovable, las emisiones de dióxido de carbono en el oeste de los Estados Unidos se reducirían en un 73%.en comparación con 2005.

Los costos de generación de energía también disminuirían un 32% para 2030, en comparación con un caso de referencia donde la mayoría de estos proyectos no se construyen.

Estos son los resultados de unanuevo informepor el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del Departamento de Energía que analiza cómo nuevos proyectos de transmisión y energía renovable en el oeste de los Estados Unidos podrían traerbeneficios económicosy reduciremisiones de dióxido de carbono.El informe, denominado Estudio de referencia de interconexión occidental, publicado el 13 de septiembre de 2024. El informe es parte del Estudio de planificación de transmisión nacional.

"El Estudio de Línea Base de Interconexión Occidental utiliza elreddatos más confiables de la industria para observar cómo futuros proyectos de transmisión y energía renovable reducirían las emisiones de carbono y ahorrarían dinero, manteniendo al mismo tiempo la red occidental estable y confiable", dijo Konstantinos Oikonomou, ingeniero de investigación de sistemas de energía en PNNL y autor principal del estudio.estudiar.

En todo Estados Unidos, más de 700.000 millas de líneas de transmisión transportan energía de generadores comocentrales eléctricas de combustibles fósiles,centrales nucleares, parques eólicos y solares, sistemas de almacenamiento de energía y plantas hidroeléctricas.Esta columna vertebral de la red eléctrica permite que la energía se distribuya luego a ciudades, vecindarios y, finalmente, a consumidores individuales.

Recientemente, el DOE ha estado estudiando cómo ampliar la transmisión podría ayudar a integrar más energía renovable, reducir el costo de la generación de energía y disminuir las emisiones de carbono de las operaciones de la red.En apoyo de este esfuerzo, un equipo de PNNL realizó un análisis de referencia considerando solo el impacto de los nuevos proyectos de transmisión importantes que están en trámite para Western Interconnection, la red eléctrica que alimenta a 16 estados del oeste y 2 provincias canadienses.

Modelando más transmisión y energías renovables

Para investigar los impactos de la nueva transmisión y las energías renovables, el equipo de investigación construyó un modelo de Interconexión Occidental que incorporó 12 proyectos de transmisión actualmente en etapas avanzadas de desarrollo o permisos.Estos 12 proyectos agregarían más de 3,000 millas de nueva transmisión, conectando lugares como Wyoming con el sur de California, Nevada y el oeste de Arizona.

Luego, los investigadores agregaron los probables proyectos de energía eólica y solar y los sistemas de almacenamiento de energía que se construirían aprovechando esta nueva capacidad de transmisión.En julio de 2024, Western Interconnection alberga 30 gigavatios de energía eólica, 38 GW de energía solar y 14 GW de almacenamiento de energía.El escenario del informe añadiría 35 GW adicionales de energía eólica, 31 GW de energía solar y 12 GW de almacenamiento de energía para 2030.

Con su nuevo modelo de Interconexión Occidental que tiene más transmisión y 68 GW más de energía renovable, los investigadores simularon un año típico de demanda y generación de energía.La simulación incluyó condiciones realistas con demanda de electricidad y generación cayendo y aumentando debido a la hora del día, la temperatura y las condiciones climáticas.Los investigadores también observaron cómo fluctuó el costo de la generación de energía y el transporte a lo largo del año.

El modelo mostró que más energías renovables más baratas integradas en la red para el año 2030 desplazarían el 15% de la producción de generación de las plantas de energía fósiles existentes y reducirían las emisiones de dióxido de carbono en un 73% (en comparación con los niveles de 2005).El coste de generación también bajaría un 32%.

Es más, las nuevas líneas de transmisión abren nuevas oportunidades de importación de energía para estados como California, que actualmente importa algo de energía de los generadores hidroeléctricos del noroeste del Pacífico.Las nuevas líneas de transmisión en el suroeste permitirían a California importar energía eólica de áreas ventosas en Nuevo México y Wyoming, señala el informe.

"Debido a que hemos desarrollado casos de flujo de energía que muestran cómo la electricidad realmente se mueve a través de la red durante diferentes horas de operación bajo diferentes combinaciones de generación, los planificadores de la red en la Interconexión Occidental pueden utilizar estos casos de estudio en la planificación futura", dijo Nader Samaan, jefe de sistemas de energía.Ingeniero de investigación en PNNL y coautor del estudio.

Energía renovable para una red estable

Los investigadores también querían saber si esta hipotética futura interconexión occidental podría resistir un fallo importante.Consideraron dos escenarios: una pérdida de generación de energía y una pérdida de transmisión de energía.

Se simuló que ambas fallas ocurrieron el 29 de julio de 2030 a las 4 p.m.Los investigadores eligieron esta fecha porque análisis anteriores sugieren que la demanda de electricidad tiende a alcanzar su punto máximo a mediados del verano cuando la gente enciende el aire acondicionado.Eligieron las 4 p.m.porque la energía solar comienza a disminuir al final de la tarde cuando el sol comienza a descender por la noche.

En el primer escenario de emergencia, una planta nuclear de Arizona pierde dos unidades generadoras, el equivalente a "dos o tres grandes centrales térmicas", dijo Samaan.Esa pérdida sería un gran impacto en la red y podría provocar cortes de energía para miles de clientes.

Los investigadores descubrieron que en una red con una alta proporción de energías renovables, los sistemas de almacenamiento de energía se activarían, proporcionando la estabilidad necesaria para proteger la red contra una gran pérdida de generación.

"Antes de que el generador se apague, los sistemas de almacenamiento de energía se están cargando. Pero una vez que el sistema pierde esa generación, los dispositivos de almacenamiento de energía tienen suficiente energía reservada para dejar de cargar y aumentar su generación para estabilizar la red", dijo Samaan.

En el segundo escenario de emergencia, falla una línea de transmisión que suministra 3.100 MW desde el sur de Oregón hasta el norte de California.También en este caso, la red se mantiene estable con las nuevas líneas de transmisión que respaldan la red existente, lo que desviaría la energía a través de caminos alternativos.

Estudio de planificación de transmisión nacional

El nuevo informe "muestra que con una planificación cuidadosa por parte de las empresas de servicios públicos, los desarrolladores y los grupos de trabajo de confiabilidad, las nuevas líneas de transmisión y las energías renovables pueden mantener la red estable incluso con un gran crecimiento de la demanda", dijo Paul Wetherbee, asesor de red de PNNL.

También apoya el Estudio de Planificación Nacional de Transmisión (NTP) del DOE, que investiga diferentes escenarios de expansión de la transmisión y ofrece recomendaciones a los formuladores de políticas.El estudio de referencia de interconexión occidental actúa como un "caso base" para los modelos utilizados en el estudio NTP, cuya publicación está prevista para finales de este año.

Dirigido por la Oficina de Implementación de la Red del DOE y en asociación con PNNL y el Laboratorio Nacional de Energía Renovable, el estudio NTP tiene como objetivo identificar opciones de transmisión que brindarán beneficios a gran escala a los clientes eléctricos, informarán los procesos de planificación de transmisión regional e interregional e identificarán estrategias interregionales y nacionales.para acelerar la descarbonización manteniendo la confiabilidad del sistema.

El estudio NTP se complementa con varios informes complementarios, incluido este último informe sobre los beneficios económicos del nuevotransmisiónyproyectos de energía renovabletraería al oeste de Estados Unidos, y dos informes anteriores sobre mercados y prácticas operativas y zonas interregionales de energías renovables.