El sistema eléctrico de Estados Unidos (EE.UU.) se considera una de las mayores máquinas jamás creadas.  Con la llegada de las tecnologías limpias y renovables, se está produciendo una evolución generalizada. Las tecnologías renovables tienen un costo inferior al de la generación térmica fósil sobre una base de costo nivelado, pero su variabilidad crea limitaciones y oportunidades nuevas y únicas para el sistema eléctrico de las próximas décadas. A la estructura cambiante del sistema eléctrico se superpone un clima dañado que seguirá empeorando a medida que la humanidad continúe emitiendo gases de efecto invernadero (GEI) contaminantes a la atmósfera. El sistema eléctrico estadounidense es el segundo más grande del mundo (China tiene el mayor). En 2018 sirvió a aproximadamente 150 millones de clientes con más de 3.859 teravatios-hora (TWh) de electricidad procedente de más de 1.190 gigavatios (GW) de capacidad de generación, enrutada a través de 476.000 millas de líneas de transmisión (más de 69 kV), 55.000 subestaciones y 6,3 millones de millas de líneas de distribución (menos de 69 kV). 4,5,6 A finales de 2019, había 86.000 MW de capacidad renovable en espera de construcción en todo Estados Unidos y cada año esa cifra sigue creciendo.  Las emisiones de dióxido de carbono (CO2) procedentes de la generación de electricidad en todo Estados Unidos alcanzaron un estimado de 1,659 millones de toneladas métricas (mmT) en 2019, lo que representa aproximadamente el 32% de las emisiones totales de CO2 relacionadas con la energía de Estados Unidos (5,130 mmT). El presente estudio demuestra, cuantifica y evalúa el valor potencial que los recursos energéticos distribuidos (DER) podrían aportar al sistema eléctrico, al tiempo que considera otras tantas facetas de su inclusión en una sofisticada herramienta de modelización de la red.

El software de modelización es un modelo combinado de expansión de la capacidad y costos de producción que permite el despacho simultáneo en 3 kilómetros y 5 minutos y el flujo de energía junto con la selección de recursos en varias décadas. Incluye representaciones detalladas de la generación fósil, los recursos variables, el almacenamiento, la transmisión y los DER. También contiene políticas, mandatos y datos localizados, así como parámetros de ingeniería y restricciones del sistema eléctrico y sus componentes. Algunas características novedosas incluyen datos meteorológicos muy granulares de todo EE.UU., cambios en las infraestructuras energéticas inducidos por el cambio climático, limitaciones en el uso del suelo y en la ubicación, valores dinámicos de las líneas de transmisión, electrificación y producción endógena de nuevos combustibles, y algoritmos detallados de despacho de almacenamiento. La red de distribución es donde la mayoría de los clientes se conectan con el sistema eléctrico en general. Sin embargo, las herramientas tradicionales de modelización ignoran casi por completo su existencia. Muchas de ellas parten de tasas predeterminadas de desarrollo de la energía solar fotovoltaica distribuida (FVD), la eficiencia energética (EE), la gestión de la demanda (GD), la respuesta a la demanda (RD) y el almacenamiento distribuido (SD). A medida que el sistema eléctrico sigue evolucionando, los clientes demandan más recursos locales. Esto plantea un problema, debido que los proveedores de electricidad (en los territorios de servicio de las empresas eléctricas y en las RTO) no disponen de herramientas de modelización integradas que revelen las oportunidades y los costos de cambiar la generación distribuida y la demanda como variable de decisión. Las oportunidades podrían incluir la reducción de la capacidad y la generación a escala de la empresa de servicios públicos, la transmisión de alta tensión, los aplazamientos de la infraestructura de distribución, la reducción de la carga máxima observada por la empresa de servicios públicos y el aumento de los factores de carga observados por la empresa de servicios públicos. Durante todo el estudio se realizaron quince simulaciones a escala nacional. Se utilizaron numerosas simulaciones intermedias para determinar la sensibilidad de la herramienta de modelización a los cambios en el aumento creado durante el estudio. El modelo se inicializó y alineó con datos históricos de 2018 y, a continuación, las simulaciones evolucionaron el sistema eléctrico en todo el territorio contiguo de Estados Unidos (CONUS) desde 2020 hasta 2050 en periodos de inversión de 5 años.

El informe destaca que al aprovechar la energía solar a nivel local, se pueden reducir los costos de infraestructura y transmisión de electricidad a larga distancia. Proporciona un plan detallado para lograr una red eléctrica de menor costo mediante la adopción masiva de sistemas de energía solar distribuida en comunidades locales. También argumenta que esta estrategia no solo es económicamente viable, sino que también tiene beneficios adicionales, como la creación de empleo local, la mejora de la resiliencia de la red eléctrica y la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. En resumen, el informe aboga por la implementación de energía solar a nivel local como una solución rentable y sostenible para lograr una red eléctrica de menor costo y resalta los beneficios adicionales que se derivan de esta estrategia.

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