La electrificación de los usos finales y el crecimiento de la energía solar y eólica están cambiando el funcionamiento de los sistemas eléctricos en todas las escalas temporales. Este informe analiza cómo las variaciones estacionales tanto de la demanda como de la oferta afectan al funcionamiento de los sistemas eléctricos hasta 2050 -en Europa, India, Indonesia y Corea- y qué fuentes se utilizarán para gestionarlas. Las variaciones estacionales se contextualizan con el mix eléctrico anual y la variabilidad a corto plazo (horaria). Cada una de las regiones analizadas tiene un mix eléctrico único en la actualidad, recursos disponibles, geografías y patrones de demanda de electricidad. Cada una de ellas ha trazado un rumbo diferente para sus transiciones hacia energías limpias y está situada en zonas climáticas diferentes. Este estudio también reconoce que las condiciones meteorológicas son inciertas y varían de un año a otro, explorando su impacto en las operaciones del sistema y en los costos del sistema eléctrico. El estudio concluye que, en cada sistema, las necesidades de flexibilidad tanto a corto plazo como estacional aumentan considerablemente de aquí a 2050. La flexibilidad, actualmente proporcionada por las centrales térmicas y la energía hidráulica, procederá cada vez más de nuevas fuentes -respuesta a la demanda y baterías en escalas de tiempo más cortas e hidrógeno entre semanas y temporadas-, mientras que las centrales térmicas de bajas emisiones y la energía hidráulica seguirán siendo importantes proveedores de equilibrio estacional. A medida que los sistemas se vuelven más intensivos en capital, los consumidores están cada vez más aislados del impacto de las variaciones meteorológicas en el funcionamiento de las centrales eléctricas y de la volatilidad de los precios de los combustibles fósiles. La naturaleza de la demanda y el suministro de electricidad está cambiando rápidamente con las transiciones hacia energías limpias. La energía eólica y la solar fotovoltaica representaban el 12% del suministro mundial de electricidad en 2023, pero aumentarán hasta el 40% en 2030 en la senda hacia las emisiones netas cero en 2050. En combinación con las nuevas fuentes de demanda de electricidad, desde los vehículos eléctricos hasta las bombas de calor residenciales, los sistemas eléctricos tendrán un aspecto y un funcionamiento diferentes a los actuales y la seguridad eléctrica será cada vez más importante. El informe examina las repercusiones de las variaciones estacionales de la demanda y la oferta en los sistemas eléctricos de tres regiones: Europa, India e Indonesia. Estas tres regiones ofrecen muchas perspectivas sobre los profundos cambios que se producirán entre hoy y 2030 o 2050, dado que parten de sistemas eléctricos diferentes en la actualidad, con patrones únicos de demanda de electricidad y combinaciones de fuentes de electricidad. Cada una de ellas ha trazado caminos diferentes para sus transiciones hacia energías limpias y están situadas en zonas climáticas diferentes. 

Este análisis se basa en el Escenario de Compromisos Anunciados (APS, por sus siglas en inglés), en el que los países cumplen sus objetivos para 2030 y sus compromisos a largo plazo de emisiones netas cero o neutralidad de carbono, incluido el objetivo de la Unión Europea de ser neutra para el clima en 2050, la ambición de la India de alcanzar las emisiones netas cero en 2070 y el compromiso de Indonesia de alcanzar las emisiones netas cero en 2060 o antes. El análisis se basa en un modelo conjunto de despacho de electricidad e hidrógeno, desarrollado recientemente para este informe e incorporado al Modelo Global de Energía y Clima, que representa las operaciones hora a hora durante todas las horas del año. Cada región se separa en múltiples subregiones y se representan las interconexiones de red entre esas subregiones. Para analizar cada sistema en 2030 y 2050 se utilizan datos de 30 años históricos de patrones de temperatura que afectan a la demanda de electricidad para calefacción y refrigeración, a la disponibilidad de energía eólica y solar y a los flujos de entrada a los proyectos hidroeléctricos. Este análisis también incorpora una representación detallada de la respuesta de la demanda por uso final. El enfoque global permite evaluar la variabilidad estacional de la demanda de electricidad, determinar cómo se proporcionará la flexibilidad, junto con el panorama cambiante de la flexibilidad y la adecuación a corto plazo, y cuantificar los costos del sistema relacionados. Este informe también incluye análisis adicionales sobre la evolución del sistema eléctrico coreano y las necesidades de flexibilidad. En Corea, el objetivo de cero emisiones netas para 2050 exige un aumento de la energía eólica, solar fotovoltaica y nuclear. Este análisis se centra en el papel de la energía nuclear como fuente de flexibilidad para el sistema eléctrico. En cada una de las tres regiones principales (Europa, India e Indonesia) cubiertas por este informe, la demanda de electricidad aumentará sustancialmente hasta 2050: más del 80% en Europa de 2022 a 2050, más de 2,5 veces en India y 3 veces en Indonesia. Sin embargo, en cada región, la necesidad de flexibilidad estacional en los sistemas eléctricos aumenta aún más rápido, medida por las subidas y bajadas a lo largo del año de la carga neta (demanda total menos la producción de energía eólica, solar fotovoltaica e hidroeléctrica de pasada), que debe equilibrarse con recursos gestionables y almacenamiento de energía. En Europa y la India, las necesidades de flexibilidad estacional aumentan un 60% y un 30%, respectivamente, más que la demanda total de electricidad de 2022 a 2050. En Indonesia, las necesidades de flexibilidad estacional aumentan cinco veces más que la demanda de electricidad. En cada caso, esto significa que, a lo largo del año, el resto del sistema eléctrico tendría que hacer frente a oscilaciones mucho mayores que las actuales. El aumento de la cuota de energía eólica y solar fotovoltaica y los cambios en los patrones de demanda de electricidad son los factores que impulsan el aumento de la estacionalidad en todas las regiones. En Europa, el aumento de la estacionalidad se debe principalmente a la sextuplicación de la energía eólica entre 2022 y 2050 y a su fuerte estacionalidad -con una mayor producción en invierno-, junto con el crecimiento de la demanda de electricidad sensible a la temperatura, incluida la calefacción. En la India, la estacionalidad de la carga neta se debe sobre todo al aumento de la energía solar fotovoltaica y al incremento de la refrigeración, ambos influidos por los monzones. 

En Indonesia, la multiplicación de las necesidades de flexibilidad estacional marca el paso de un sistema con una estacionalidad mínima a otro con una estacionalidad significativa debido a la fuerte expansión de la energía solar fotovoltaica y eólica más allá de 2030. En la actualidad, las centrales hidroeléctricas y térmicas gestionan casi todas las necesidades de flexibilidad de los tres sistemas en cada escala temporal (de corto plazo a estacional). Hasta 2030, esto seguirá siendo así en cada una de las tres regiones, con más del 80% de la flexibilidad estacional proporcionada por fuentes hidroeléctricas y térmicas en Europa, y más del 95% en India e Indonesia. Para 2050, la energía hidráulica sigue siendo un proveedor clave de flexibilidad estacional, junto con las centrales térmicas de bajas emisiones, pero la transición hacia el abandono de los combustibles fósiles en cada región reduce el papel global de la energía térmica. Para 2050, el funcionamiento flexible de los electrolizadores se convierte en una parte importante de la flexibilidad estacional a medida que los sistemas se descarbonizan en gran medida. De hecho, los electrolizadores tienen la posibilidad de aprovechar los periodos de abundante producción renovable para producir hidrógeno a menor costo. Al mismo tiempo, pueden reducir su consumo de electricidad durante los periodos de máxima demanda del sistema eléctrico y aliviar las tensiones en la red. Esta contribución está vinculada a la disponibilidad de volúmenes importantes de almacenamiento de hidrógeno. Así pues, el acoplamiento sectorial entre los sistemas de electricidad e hidrógeno puede desempeñar un papel importante en el equilibrio estacional y el aprovechamiento óptimo de la generación renovable disponible. La reducción limitada y estratégica de la generación eólica y solar fotovoltaica durante las horas de producción abundante forma parte del funcionamiento rentable de los sistemas eléctricos con una elevada proporción de energías renovables variables y también desempeña un papel importante en la provisión de flexibilidad estacional. Mantener la seguridad eléctrica durante todo el año exige equilibrar la demanda y la oferta de electricidad hora a hora en todas las horas del año. En cada una de las tres regiones, los cambios en la demanda y el suministro de electricidad también plantean necesidades de flexibilidad hora a hora (o a corto plazo), que también aumentarán más rápidamente que la demanda de electricidad. El fuerte despliegue de la energía solar fotovoltaica, como en la India e Indonesia, aumenta las necesidades de flexibilidad a corto plazo 5 y 4 veces más que la demanda de electricidad, respectivamente, de 2022 a 2050, mientras que, en Europa, las necesidades de flexibilidad a corto plazo crecen el doble de rápido que la demanda. Las baterías y la respuesta a la demanda surgen como tecnologías clave para abordar la variabilidad a corto plazo en todos los sistemas.

El informe aborda los desafíos asociados con la variabilidad estacional de la demanda y la oferta de electricidad, destacando la importancia de abordar estos desafíos de manera integral y colaborativa. La variabilidad estacional es un problema significativo en muchos países, dado que las necesidades de electricidad pueden variar considerablemente entre las estaciones del año debido a factores como el clima, las actividades económicas y las festividades. El informe destaca que la gestión efectiva de la variabilidad estacional requiere un enfoque integrado que abarque múltiples dimensiones, como la planificación adecuada de la capacidad, la flexibilidad en la generación y la demanda, y el uso de tecnologías avanzadas. En este sentido, se enfatiza la importancia de contar con políticas y regulaciones sólidas que fomenten la inversión en infraestructura y tecnologías necesarias para gestionar la variabilidad estacional de manera eficiente y sostenible. En cuanto a la planificación de la capacidad, el informe destaca la necesidad de considerar la variabilidad estacional en los modelos de planificación y de adoptar enfoques flexibles que permitan ajustar la capacidad de generación según las necesidades cambiantes. Se mencionan también las tecnologías de almacenamiento de energía como una herramienta clave para gestionar la variabilidad estacional, ya que permiten almacenar energía durante los períodos de baja demanda y utilizarla cuando la demanda es alta. Además, el informe destaca la importancia de fomentar la flexibilidad en la demanda, a través de medidas como la implementación de tarifas dinámicas que incentiven a los consumidores a reducir su consumo durante los períodos de alta demanda. También se menciona la importancia de promover la interconexión de redes eléctricas entre países para compartir recursos y gestionar de manera más eficiente la variabilidad estacional. En resumen, el informe de la IEA subraya la necesidad de adoptar un enfoque integral y colaborativo para gestionar la variabilidad estacional de la demanda y la oferta de electricidad, destacando la importancia de la planificación adecuada, la flexibilidad en la generación y la demanda, y el uso de tecnologías avanzadas para lograr una gestión eficiente y sostenible de la electricidad.