The paradigm shift for residential end-users of electricity due to renewable energy penetration.

Todo el planeta podría beneficiarse del impresionante cambio de paradigma que los usuarios finales de la electricidad enfrentarán en el futuro. Este cambio está ocurriendo hoy principalmente en el mundo desarrollado debido a incentivos económicos a favor del medio ambiente, pero podría propagarse muy pronto a países en desarrollo cuando tales incentivos no sean necesarios. Drásticas reducciones en costos de las tecnologías asociadas a microrredes y a Recursos Energéticos Distribuidos (DERs por sus iniciales en inglés) permitirían este cambio en países con menos desarrollo, y permitirían la entrada de nuevos servicios que generarían beneficios adicionales para los usuarios finales conectados a la red. Además, estas reducciones de costos también podrían permitirles a comunidades aisladas el acceso a la electricidad, mejorando su calidad de vida. Relacionadas transversalmente a ambos usuarios finales, tanto conectados a la red como sin acceso, están las energías renovables. Para estas tecnologías, los avances en la predicción climática podrían reducir el riesgo percibido por quienes deciden instalar energías renovables. Teoría y práctica sugieren que en el mundo los sistemas fotovoltaicos (PV) seguirán siendo la tecnología limpia dominante para el usuario final, tecnología que se ha desplegado masivamente en Europa, Estados Unidos y más recientemente en Asia. Nuestra investigación reconoce vacíos claves en la literatura que pueden mermar las posibilidades del usuario final en el futuro: 1) Las actuales metodologías no consideran adecuadamente la predictibilidad climática en términos financieros, ya que no reconocen que la variabilidad climática es parcialmente predecible y que, por lo tanto, esta componente predecible puede ser descontada del riesgo financiero de los proyectos de energías renovables. 2) Las metodologías actuales basadas en microrredes (μGs) optimizadas que le permiten obtener acceso a la electricidad a comunidades asiladas, no incorporan adecuadamente las necesidades y restricciones de estas comunidades, a pesar de haber 1.1 billones de personas sin acceso a la electricidad en el mundo y a pesar de que las microrredes podrían representar, en muchos casos, su mejor solución. 3) No existe una estimación cuantitativa del impacto que tienen diferentes diseños tarifarios bajo una regulación de facturación neta ("netbilling" en inglés) sobre los usuarios finales, la distribuidora y el regulador considerando la tendencia a la baja de los costos de los paneles PV, a pesar de que la penetración de DERs en las redes de distribución ya está afectando a millones de personas. Así, hacemos algunas contribuciones claves que habilitarían el cambio de paradigma en los usuarios finales: i) Proponemos una metodología para reducir el riesgo financiero de proyectos PV a través de la modelación de la componente predecible de la radiación solar usando 3 oscilaciones océano-atmosféricas. La metodología fue desarrollada para una planta PV de gran escala pero podría ser fácilmente extendida para techos PV, así como para hidroelectricidad, viento y otras energías renovables. ii) Proponemos una metodología que ofrece una gama de diseños de microrredes a comunidades aisladas para darles acceso a la electricidad, donde cada uno de estos diseños es óptimo para un consumo particular y un valor de carga perdida (VOLL). La comunidad deberá elegir el diseño que mejor se ajuste a sus necesidades. iii) Proponemos un marco conceptual robusto (de peor caso) para entender la decisión de cada usuario de invertir en DERs usando microrredes óptimas, cuantificando así el impacto de diferentes diseños tarifarios y distintas decisiones del regulador sobre los usuarios finales y las distribuidoras. Para todas las metodologías y marcos conceptuales se desarrollaron casos de estudio en Chile, aprovechando su impresionante recurso solar. Adicionalmente, se estudiaron 10 casos a lo largo de Chile que muestran que el riesgo financiero para PV podría estar siendo sobre estimado hasta la fecha. Los modelos climáticos para Chile muestran que el riesgo financiero mensual para PV puede ser reducido debido a la estacionalidad (entre un 81% a 96% de la varianza del margen). Una vez descontada esta estacionalidad, las oscilaciones océano-atmosféricas pueden reducir adicional el riesgo de 6% a 13%. Los resultados también muestran que es posible ofrecerles a comunidades aisladas un portafolio de suministro a través de un trade-off entre costo y cobertura de las necesidades eléctricas. Este trade-off estaría formado de distintos diseños de microrredes para comunidades aisladas. Finalmente, para la penetración de DERs en los sistemas de distribución con alto potencial solar (norte de Chile) se ratifica que la tecnología dominante debería ser la PV y que su despliegue comenzaría en un par de años con usuarios que generarían electricidad para su auto consumo, Luego, después de algunos años más, los usuarios inyectarían parte de su generación a la red. El impacto sobre los usuarios y la distribuidora dependerá de las decisiones del regulador, pero las diferencias de costo entre usuarios dueños-de-DERs y no-dueños-de-DERs podrían eventualmente llegar a ser colosales. También las distribuidoras podrían enfrentar riesgos significativos de quiebra. El análisis presentado permitiría habilitar un mejor y más justo futuro para los usuarios finales, así como para varios otros actores, basado principalmente en energías renovables y limpias como la PV. Bajo este escenario, ¿cuál sería la solución óptima para un sistema que quiera integrar en el futuro redes aisladas a la red de distribución?¿Cómo debe diseñarse su regulación integrada? Aún quedan muchas preguntas abiertas y mucho por investigar.