Transición Energética y Nuevas Demandas sobre el Sistema Eléctrico
La transición energética hacia un sistema descarbonizado, altamente distribuido y digitalizado exige una profunda reconfiguración del sistema eléctrico tradicional. Además, la participación masiva en el mix energético de fuentes renovables con alta incertidumbre, complica la estabilidad operativa de la red eléctrica. En este contexto, el concepto de flexibilidad de red se ha convertido en un pilar técnico y económico fundamental para dar garantía y calidad al suministro eléctrico.
Por flexibilidad de red entendemos la capacidad del sistema eléctrico para responder eficazmente a las variaciones en la generación y el consumo de energía para que se mantenga el equilibrio entre oferta y demanda en tiempo real, condición sine qua non de funcionamiento de una red eléctrica con garantía de calidad y seguridad. Por lo tanto, haciendo uso de todos los activos que constituyen la red eléctrica, se puede establecer que la flexibilidad es la capacidad del sistema para modificar la generación, el consumo, el almacenamiento o el intercambio energético entre zonas geográficas con el fin de mantener el equilibrio entre oferta y demanda en diversas escalas temporales (desde segundos hasta días). Desde una perspectiva funcional, los activos considerados como flexibles deben ser capaces de:
- Absorber excedentes de generación, principalmente renovable.
- Realizar Load Shifting (desplazamientos temporales de carga) hacia momentos de menor estrés de red.
- Reducir la necesidad de refuerzos en infraestructuras de transporte y distribución.
En definitiva, la flexibilidad de red es también un medio para proporcionar servicios a la propia red. Los servicios de red (denominados también servicios de ajuste, servicios auxiliares o servicios complementarios), son funciones necesarias para garantizar la calidad, estabilidad y seguridad del suministro eléctrico, es decir, garantizan la regulación de frecuencia nominal del sistema eléctrico, el control de tensión mediante la gestión del flujo de potencia reactiva, la reserva operativa para hacer frente a eventos imprevistos, el reinicio del sistema o black start tras un apagón y la gestión de congestiones para evitar sobrecargas en las líneas.
Almacenamiento Térmico y Servicios de Red
Hasta tiempos recientes la generación y la demanda de respuesta rápida, junto a los intercambios de energía entre zonas geográficas, han sido los que, en gran medida, han aportado flexibilidad a la red. Sin embargo, y dada la mayor incertidumbre en la generación, cada vez cobra mayor importancia el almacenamiento de energía, entre otras soluciones tecnológicas.
Mientras que las tecnologías de almacenamiento eléctrico, como las baterías, han dominado el panorama desde un punto de vista técnico y regulatorio, el almacenamiento térmico, que históricamente ha estado asociado a aplicaciones térmicas industriales, ha comenzado a ser reconocido como un vector de flexibilidad energética, particularmente en sectores donde el calor representa una parte significativa de la demanda final localizada en la propia industria.
En este escenario, el almacenamiento térmico, tradicionalmente considerado un sistema aislado de la red eléctrica, puede ser instrumentalizado como recurso energético flexible si se incorpora en arquitecturas de tipo Power–to–Heat–to–Power (P2H2P), con capacidad de respuesta a señales eléctricas. Por lo tanto, desde el punto de vista de la red, el almacenamiento térmico debe ser electrificado para participar en la flexibilidad, por ejemplo, mediante resistencias Joule, bombas de calor u otras máquinas térmicas inversas. De este modo, actúa como una carga controlable y capaz de absorber energía eléctrica excedentaria, con tiempos de respuesta adecuados para servicios de red no instantáneos.
El almacenamiento térmico puede prestar servicios de flexibilidad de dos maneras fundamentales: a) flexibilidad directa o modo activo y, b) flexibilidad indirecta o modo pasivo, llamado también de contención
Flexibilidad directa (modo activo)
El sistema térmico actúa como un sumidero eléctrico en momentos de alta producción renovable, especialmente solar fotovoltaica. Esta estrategia permite:
- Desacoplar la generación renovable de la demanda térmica.
- Evitar vertidos renovables.
- Desplazar la demanda eléctrica fuera de las horas punta (arbitraje energético).
Flexibilidad indirecta (modo pasivo o de contención)
Durante picos de demanda eléctrica o congestión en la red, como ocurre en industrias agroalimentarias con consumos térmicos programables, el sistema térmico reduce o elimina su consumo eléctrico programado, gracias al calor almacenado previamente. Actúa como una carga flexible que cede energía térmica sin consumir electricidad adicional, aliviando la red.
A modo de resumen, la siguiente tabla muestra la prestación de servicios de red que pueden proporcionar los sistemas de almacenamiento térmico
Servicio de red | Prestación mediante TES |
Gestión de excedentes renovables | Absorción de energía eléctrica vía calentamiento Joule o bomba de calor |
Arbitraje energético | Carga térmica en horas valle; descarga en horas punta |
Gestión de congestiones | Reducción de consumo eléctrico en zonas sobrecargadas |
Participación en mercados locales de flexibilidad | Modulación del consumo según señales de precio o congestión |
Black-start (casos híbridos) | Suministro térmico a procesos críticos tras un reinicio |
Integración en el Sistema Eléctrico
Como ya ha sido apuntado anteriormente, el almacenamiento térmico debe ser electrificado para poder considerarlo como activo flexible y, por lo tanto, para que pueda operar como recurso de red. En este sentido, para su integración en el sistema eléctrico, además de la arquitectura P2H2P, debe dotarse de una serie de elementos de gestión y control que le permitan participar en los servicios de red:
- Inteligencia de control que permita recibir señales del operador del sistema (price signals, constraints, etc.).
- Sistema de Gestión Energética (EMS) capaz de optimizar el uso del calor almacenado según condiciones técnicas, económicas y de demanda.
- Comunicación con agregadores o mercados locales: facilitando su integración en mecanismos de flexibilidad distribuida.
- Modelado térmico y predictivo, Digital Twin, para garantizar la calidad del servicio térmico al consumidor final, incluso cuando el sistema participa en servicios de red.
Generalmente, todos estos elementos de control pueden ser integrados en un súper sistema de Inteligencia Artificial (IA) basado en algoritmos de Machine Learning.
Consideraciones Regulatorias y Económicas
El marco regulatorio aún no contempla de forma sistemática el almacenamiento térmico como recurso de red, aunque algunas normativas, como por ejemplo el Clean Energy Package europeo abrían la puerta a la participación de activos distribuidos y a la creación de mercados locales de flexibilidad, reconociendo el almacenamiento energético en general como un pilar clave de la transición energética.
Desde el punto de vista económico, la valorización del almacenamiento térmico como activo de flexibilidad requiere de mecanismos de remuneración por servicios de red prestados, incentivos para electrificar el calor industrial, P2H2P, y la incorporación en la planificación de redes y en los estudios de adecuación.
Conclusiones
El almacenamiento térmico, tradicionalmente excluido del ecosistema eléctrico, puede y debe convertirse en una herramienta estratégica de flexibilidad de red, particularmente en contextos con elevada penetración renovable y fuerte demanda de calor industrial. Su coste competitivo, durabilidad y escalabilidad lo posicionan como un activo de gran valor, especialmente cuando se acopla con tecnologías de control avanzadas, estrategias de optimización y marcos regulatorios habilitadores.
Para todo ello, se exige una visión interdisciplinar que combine ingeniería térmica, control inteligente, economía energética y regulación, reconociendo su papel no solo como vector de eficiencia térmica, sino como activo virtual capaz de prestar servicios críticos al sistema eléctrico del futuro. Casos como el uso, como por ejemplo sistemas de almacenamiento térmico por calor sensible (TES–SHS) de lechos de roca calentados por efecto Joule, acoplados a procesos industriales discontinuos, permiten una implementación eficiente, con gran escalabilidad y bajo coste.
El reconocimiento normativo y la inclusión activa del almacenamiento térmico en los esquemas de flexibilidad no son ya una opción, sino una necesidad estratégica para garantizar un sistema energético resiliente, sostenible y eficiente.
