Evaluación de la planificación estratégica del sistema eléctrico para la integración de una alta penetración de energías renovables intermitentes. Evaluación del Plan Energético Español (PNIEC), centrándose en las necesidades de almacenamiento de energía y de su estrategia de despliegue

Abstract

[ES] El uso de fuentes de energía renovables representa una estrategia clave para descarbonizar la economía. Debido al potencial limitado de desarrollo de la generación de energía hidroeléctrica y de la biomasa en muchos países, la energía eólica y la energía solar fotovoltaica juegan un papel cada vez más importante en la transición ecológica. El principal obstáculo para un despliegue eficiente de estas tecnologías es su intermitencia, que puede causar desajustes temporales entre la oferta y la demanda.

El Trabajo Final de Máster se basará en modelizar, desde la perspectiva del sistema, la combinación óptima de vertidos a la red eléctrica de energías renovables y almacenamiento de energía eléctrica para satisfacer la demanda de electricidad con una alta penetración de generación renovable. En este sentido, la combinación de diferentes tecnologías de almacenamiento constituirá el enfoque del análisis estratégico, para beneficiarse de las características de cada uno.

El objeto del estudio, además, será el sistema eléctrico español en relación a la estrategia presentada en el Plan Nacional Integrado Energía y Clima (PNIEC), con el propósito de verificar la consistencia de los números a través del modelo.

Se realizará una búsqueda bibliográfica sobre la modelización de sistemas energéticos y las características técnico-económicas de las diferentes tecnologías de generación y almacenamiento. Se describirá el proceso y las hipótesis asumidas para la definición de la metodología y se presentarán la estructura y las ecuaciones del modelo.

Se modelarán y analizarán diferentes escenarios de generación renovable para una adecuada comprensión de la importancia del almacenamiento, y diferentes escenarios de demanda para proporcionar un análisis de sensibilidad. Los resultados se utilizarán para investigar la previsible eficacia del PNIEC y, finalmente, sugerir los cambios necesarios para construir un marco normativo que pueda impulsar la propuesta transición energética de manera eficiente.

Se espera, finalmente, que este Trabajo Final de Máster contribuya a desarrollar un modelo para la planificación de la inversión en infraestructura renovable y almacenamiento, buscando opciones de replicabilidad en otros países.

[EN] The use of renewable energy sources represents a key strategy to decarbonize the economy. As the potential of hydro and biomass generation is limited in many countries, wind and solar photovoltaic are playing an increasingly important role in the transition to green energy systems. The major obstacle to the efficient deployment of these technologies is their intermittence, which can cause a temporary mismatch between supply and demand.

The Master¿s Thesis will be based on modelling, from a system perspective, the optimal combination of curtailment and storage to meet electricity demand with a high penetration of renewable generation. In this sense, special attention will be given to take advantage of different storage technologies to benefit from each specific features.

The object of the study will be the Spanish electricity system, by which the strategy presented in the National Integrated Energy and Climate Plan (PNIEC) will also be analysed, with the purpose of verifying the consistency of the numbers.

An extensive bibliographic research on the modelling of energy systems and the technical-economic characteristics of the different generation and storage technologies will be carried out. The process and the assumptions made for the definition of the methodology will be described, and the structure and the equations of the model will be presented.

Different renewable generation scenarios will be modelled and analysed for an adequate understanding of the importance of storage, and different demand scenarios will be presented to provide a sensitivity analysis. The results will be used to investigate the expectable effectiveness of the PNIEC and, finally, to suggest the changes needed to build a regulatory framework that can drive the proposed energy transition efficiently.

It is expected that this Thesis Project will provide a model for planning investment in renewable infrastructure and storage, looking for replicability options in other countries.