Como proveedor mundial de aplicaciones SaaS para comercializadoras energéticas, en Gorilla somos testigos de muchas diferencias entre países y de distintas tendencias. Sin embargo, una constante es que el Reino Unido tiende a ser el mercado más maduro, mientras que Estados Unidos se queda rezagado y Alemania está aún más atrás. Un área en la que esto se ha visto alterado es el despliegue y uso de centrales eléctricas virtuales (VPP), con Alemania a la cabeza y las comercializadoras estadounidenses empezando a invertir más. ¿Se lo están perdiendo las comercializadoras británicas? ¿Qué ha impulsado la expansión de las VPP en Alemania? En este blog examinaremos la situación actual de las VPP en estos países, analizaremos las ventajas del mercado alemán y discutiremos por qué las VPP representan la próxima gran oportunidad para las comercializadoras energéticas con visión de futuro.

Centrales eléctricas virtuales: introducción

Antes de empezar, un breve repaso a las VPP. Una central eléctrica virtual suele ser un conjunto de recursos energéticos distribuidos (DER), como paneles solares, turbinas eólicas y baterías de almacenamiento, que se conectan a la red eléctrica para combinar las capacidades de generación y almacenamiento de los DER. La combinación de estos recursos permite al propietario de la VPP equilibrar la oferta y la demanda, por ejemplo, extrayendo energía de los generadores en horas punta o almacenando electricidad en baterías cuando hay un exceso.

Aparte de la naturaleza distribuida de una VPP, una gran diferencia con respecto a las centrales eléctricas tradicionales es que también pueden incluir capacidades de gestión de la demanda. Los dispositivos IoT, como los termostatos inteligentes, pueden conectarse a una VPP y activarse o desactivarse en función de las necesidades de la red, al igual que los cargadores de vehículos eléctricos. Por separado, los DER son demasiado pequeños para contribuir a equilibrar la oferta y la demanda de energía, pero combinados por una empresa de servicios públicos pueden ser una poderosa herramienta para equilibrar la red.

Las VPP en Alemania

La expansión de las VPP en Alemania comenzó a principios de la década de 2000, cuando la apuesta del país por la energía solar y eólica puso a prueba la red y provocó una explosión de la capacidad de almacenamiento en baterías. Para gestionar la presión de la generación renovable intermitente, Alemania se vio obligada a invertir en una mayor flexibilidad del sistema eléctrico, siendo las VPP una herramienta clave.

Algunas estadísticas:

EDF calcula que el mercado de agregación de energía y flexibilidad local en Alemania en 75 GW en 2019 y espera que se duplique para 2030. El impulso de Alemania a la expansión de las VPP ha contado con una importante participación de empresas tanto consolidadas como emergentes. Sonnen, filial de Shell, pretende operar VPP en todo el mundo, pero su mayor mercado está en Alemania, donde opera una VPP con 250 MWh de capacidad, la mayor de Europa. Next Kraftwerke, una empresa emergente con sede en Colonia, es otro operador importante, con 10 GW de capacidad repartidos entre 13.000 generadores independientes, mientras que Getec Energie ofrece 4 GW. 

¿Por qué Alemania se ha adelantado a otros mercados? Aparte de la presión ejercida por la transición a la generación de energía renovable, otra ventaja procede de la regulación. El mercado energético alemán ha experimentado una liberalización similar a la de otros países, pero han tomado medidas particulares para fomentar las VPP.

Los operadores de servicios de transmisión (TSO) en Alemania son responsables de mantener un equilibrio continuo entre la oferta y la demanda, utilizando el mercado de energía de equilibrio. Las VPP son operativas dentro de la Reserva de Restablecimiento de la Frecuencia, ya que los GRT en Alemania aceptan la precalificación a nivel de pool agregado. En el pasado, los proveedores de energía de compensación tenían que participar en una subasta de capacidad, en la que las VPP a menudo no podían participar debido a problemas de forecasting. Desde noviembre de 2020, cualquier proveedor precalificado, independientemente de su participación previa en una subasta de capacidad, puede suministrar energía de compensación.

La modificación de 2012 de la Ley de Energías Renovables (EEG) introdujo un régimen opcional de "comercialización directa" de la electricidad renovable. En este régimen, los productores de energías renovables pueden vender su electricidad directamente en el mercado mayorista y recibir tanto el precio de mercado como una prima de mercado. La actualización de 2014 de la EEG ordenó además que todas las nuevas instalaciones de energía renovable con una capacidad superior a 100 kW deben participar en la comercialización directa. Además, las instalaciones de biogás pueden optar a un suplemento de flexibilidad orientado a la capacidad, que fomenta la adición de capacidades flexibles. Por ejemplo, las instalaciones que añadan nuevas capacidades flexibles pueden recibir un suplemento de hasta 65 EUR/kW al año, tal y como se establece en el artículo 50a de la EEG 2021.

Como resultado, los productores de energía renovable de tamaño medio con capacidades superiores a 100 kW se ven incentivados a conectarse a VPP para facilitar su participación en el mercado mayorista de la electricidad. Este cambio ha dado lugar a un aumento significativo en el número de plantas conectadas a VPP, mejorando las oportunidades de negocio para las VPP alemanas.

En 2021 entró en vigor la Ley de Aceleración de la Expansión de la Red (NABEG), que reformaba las medidas de congestión de la red para ofrecer más oportunidades a las VPP. La ley redujo la capacidad necesaria para participar y creó una nueva función, la de "gestor del despliegue", que sería responsable del despliegue de recursos energéticos controlados en una zona extensa.

En realidad, sólo hemos tratado un puñado de las condiciones de mercado y reglamentarias que han propiciado el florecimiento de las VPP en el mercado eléctrico alemán; abarcarlo todo iría más allá del alcance de una sola entrada de blog. En general, el mercado alemán de las VPP está evolucionando rápidamente, impulsado por los avances tecnológicos, el apoyo normativo y la creciente inversión en tecnologías de redes inteligentes. 

VPP en otros mercados

En Estados Unidos, el Departmento de Energía estima que la capacidad de las VPP oscila entre 30 y 60 gigavatios, lo que no dista mucho de la capacidad alemana, pero como porcentaje del total es mucho menor, en torno al 4% - 8%. El DoE aspira a ampliar la capacidad hasta 80-160 GW en 2030. Naturalmente, la capacidad varía mucho según el estado, con California a la cabeza. De las aproximadamente 500 VPP que existen actualmente en Estados Unidos, unas 150 se encuentran en California.

En el Reino Unido, algunas empresas han apostado por las VPP, pero las cifras de capacidad parecen muy inferiores a las del continente. Octopus y Flexitricity han anunciado capacidades de 100 MW y 500 MW, respectivamente, pero las principales comercializadoras de energía no se han comprometido públicamente con las VPP y el tamaño y el número de puestas en marcha siguen siendo bajos.

El Operador del Mercado Energético Australiano (AEMO) predijo que el país tendría 700 MW de capacidad de VPP en 2022, pero la realidad acabó muy por debajo de esa cifra, con unos 300 MW de capacidad estimados por el Instituto de Economía Energética y Análisis Financiero. 

¿Qué papel desempeñan las VPP?

Alemania se ha adelantado a otros países en el uso de VPP, pero ¿y qué? ¿Por qué deberían preocuparse los distribuidores de energía por desarrollar más VPP? Veámoslo más de cerca:

Gestión de la intermitencia y aumento de la flexibilidad

Las VPP son cruciales para gestionar los problemas de intermitencia asociados a fuentes de energía renovables como la solar y la eólica. Dado que estas fuentes dependen en gran medida de las condiciones meteorológicas, su producción de energía es naturalmente variable. A medida que aumenta la proporción de electricidad generada por energías renovables, se plantean mayores problemas para garantizar un suministro constante. Una VPP ayuda a aumentar la previsibilidad. Al coordinar los DER en tiempo real, las VPP pueden ajustar el suministro de energía en función de la demanda y la disponibilidad, mejorando la flexibilidad y estabilidad generales de la red eléctrica.

Aumentar la resistencia energética

Las VPP mejoran la resistencia de la red fomentando la inversión en almacenamiento para el exceso de energía renovable, actuando como sistema de reserva durante las perturbaciones meteorológicas o de otro tipo, y configurando el uso de la energía de los consumidores en tiempo real. Esta funcionalidad proporciona un suministro energético más fiable y ayuda a mantener la estabilidad de la red durante los picos de demanda o los cortes de suministro inesperados.

"Triplicar aproximadamente la capacidad de las centrales eléctricas virtuales de 80 GW a 160 GW para 2030 podría ahorrar unos 10.000 millones de dólares al año en costes de red, al tiempo que se redirigiría el gasto en centrales eléctricas de pico a recursos energéticos distribuidos a un coste menor", afirma el Departamento de Energía en un informe.

Fomento de las inversiones en energías renovables residenciales

Las VPP animan a los usuarios residenciales a invertir en paneles solares y otros generadores de energía renovable ofreciéndoles oportunidades de beneficiarse económicamente. Los propietarios de viviendas pueden aportar la energía sobrante de sus paneles solares a la VPP y recibir una compensación; por ejemplo, en el Reino Unido, los participantes pueden ser compensados mediante tarifas de alimentación consideradas o según tarifas de garantía de exportación inteligente (SEG). Esto hace que su inversión sea más atractiva y viable. Esto no sólo acelera la adopción de tecnologías de energías renovables a nivel del consumidor, sino que también integra estas producciones a pequeña escala en el sistema energético más amplio, optimizando el uso de la energía generada.

Ampliación de las oportunidades para las comercializadoras de energía

La naturaleza expansiva de las VPP abre numerosas oportunidades a las comercializadoras energéticas. Al integrar diversos recursos energéticos en una única instalación virtual, las comercializadoras pueden ofrecer soluciones energéticas más personalizadas a sus clientes. Como ya se ha señalado, los propietarios pueden cobrar por las capacidades de generación, pero esto puede extenderse también al almacenamiento y a la gestión de la demanda. Esta flexibilidad permite a las comercializadoras maximizar los beneficios al tiempo que promueven prácticas energéticas sostenibles, ya que pueden gestionar más eficazmente la oferta y la demanda, participar en los mercados de comercio de energía y ofrecer servicios innovadores como programas de respuesta a la demanda.

¿Qué frena el desarrollo de las VPP?

La inversión en VPP presenta una serie de retos tecnológicos y logísticos que se derivan principalmente de la complejidad de integrar numerosas fuentes de energía independientes. Las VPP amalgaman no cientos, sino miles de generadores, baterías y dispositivos IoT dispares en una entidad única y coherente. Esta integración no es solo una cuestión de conectividad física, sino que también requiere una sofisticada coordinación administrativa. La naturaleza diversa de estos recursos -cada uno con sus propias características y requisitos operativos- complica los procesos de gestión y optimización.

Más allá de los desafíos logísticos, la principal dificultad radica en el software necesario para operar los VPP de manera efectiva. Conectar todas estas diferentes fuentes de energía a la red más amplia y aprovechar sus capacidades colectivas para la producción, el almacenamiento y la gestión de la demanda de energía impone demandas importantes a la infraestructura tecnológica subyacente. La pila de tecnología no solo debe facilitar la comunicación y la coordinación en tiempo real a través de la red, sino también permitir una toma de decisiones efectiva para maximizar la eficiencia y la confiabilidad. Esto requiere algoritmos avanzados capaces de realizar análisis predictivos y una respuesta rápida a las condiciones cambiantes.

Los VPP pueden verse como parte de la necesidad más amplia de transformación digital que afecta a la industria energética. Esta transformación está impulsada por la necesidad de integrar más recursos renovables, mejorar la resiliencia del sistema y optimizar el uso de energía en redes cada vez más complejas. Por lo tanto, los desafíos asociados con las VPP reflejan los que enfrenta el sector energético en su conjunto a medida que avanza hacia un sistema más digitalizado, descentralizado y dinámico.

La transformación digital es el problema por el cual se fundó Gorilla y trata de resolverlo. Aunque no estamos directamente involucrados en la gestión de los VPP, los desafíos de datos e integración que plantean son muy similares a los que afectan a los equipos de pricing y forecasting dentro de las comercializadoras de energía. La “solución” para fomentar los VPP no será una aplicación única, sino que requerirá un enfoque holístico que impulse toda su capacidad tecnológica. No tiene sentido que una comercializadora de energía inscriba clientes en un VPP si no puede diseñar tarifas que les compensen por la generación o la gestión de la demanda. Y no hay beneficios en el equilibrio a través de un VPP si los pronósticos no pueden tomar en cuenta las capacidades de generación de un VPP para producir predicciones más precisas del suministro de electricidad. La nube de datos energéticos de Gorilla pretende ser el punto central para gestionar su transformación digital, incluso si las aplicaciones de Gorilla no tocan todos los aspectos de una empresa de energía.

¿Qué sigue para los VPP?

Hemos ilustrado las circunstancias -tanto regulatorias como impulsadas por el mercado- en el mercado eléctrico alemán que han llevado a la rápida expansión de la capacidad de VPP allí, pero ¿puede ser toda la historia? Después de todo, Alemania ha sufrido una presión similar sobre el despliegue de sus contadores inteligentes, pero en este punto el país está muy por detrás de los demás. Puede que Estados Unidos no esté tan desarrollado como Alemania en capacidad renovable, pero el Reino Unido no se queda atrás. ¿Podría deberse a empresas individuales? Luego, Kraftwerke y Getec eran empresas emergentes, pero pocos dirían que Alemania es un lugar más fácil para crear una empresa emergente exitosa en comparación con Estados Unidos o el Reino Unido. Sin embargo, incluso Sonnen, que opera en EE.UU, Alemania, Italia y Australia, todavía tiene su mayor planta virtual en Alemania.

Quizás no haya una explicación sencilla disponible. Independientemente de por qué Alemania ha avanzado, las empresas de servicios públicos de otros países ahora deben mirar a los pioneros del país como ejemplos a seguir, para que no se queden atrás o pierdan la oportunidad frente a empresas locales similares.

Estados Unidos al menos está avanzando. Se han anunciado varios desarrollos en el espacio VPP en todos los estados. En 2020, la Comisión Federal Reguladora de Energía ordenó a las organizaciones regionales de transmisión y a los operadores de sistemas independientes que permitieran a los DER participar directamente en los mercados mayoristas para 2026. Texas no se queda atrás de California y la Comisión de Servicios Públicos de Texas lanzó un esquema piloto de VPP en 2023, con Colorado. anunciando una medida similar. En Utah, Sonnen ha inscrito más de 4.000 baterías en su programa de baterías Wattsmart, proporcionando 100 MW de capacidad.

En el Reino Unido, el Operador del Sistema Eléctrico (ESO) ha tomado medidas para fomentar el desarrollo a través del Servicio de Flexibilidad de la Demanda (DFS), que se introdujo en el invierno de 2022. El sistema pagó a los clientes residenciales y de I&C por reducir voluntariamente la demanda en las horas pico, ahorrando más de 3.300 MWh durante el invierno de 2022. Sin embargo, como su nombre indica, se trata únicamente del lado de la demanda, y no se impulsan iniciativas similares para la oferta. 

Palabra Final

Los VPP podrían ser una herramienta poderosa para las empresas de servicios públicos en su transición hacia el cero neto. La proliferación de DER, que incluyen recursos como termostatos inteligentes y cargadores de vehículos eléctricos, ha abierto más capacidad potencial para crear nuevos VPP. Alemania lidera el camino, mientras que Estados Unidos, el Reino Unido y Australia se ponen al día. La difusión de los VPP podría ayudar a estas naciones a abordar los problemas de intermitencia, fomentar una mayor inversión en generación renovable y mejorar las capacidades de equilibrio de las comercializadoras de energía. No obstante, quedan desafíos por resolver, particularmente en torno a la tecnología. La capacidad de gestionar un VPP e incorporar sus ofertas de tarifas o pronósticos será una barrera para muchas comercializadoras de energía.

¿Deberían los gobiernos o las comercializadoras fuera de Alemania apresurarse a adoptar VPP? Ésta no es una pregunta que Gorilla pueda responder, ni está claro cuál sería la respuesta. Sin duda, desarrollar capacidad de PPV tiene ventajas. Sin embargo, será necesario tiempo para resolver las dificultades de desarrollo y las redes funcionarán bien sin VPP en el corto plazo. Las diferentes regiones impulsarán los VPP en sus propios términos a medida que la regulación, la tecnología y la difusión de los DER sigan desarrollándose.