A medida que el mundo avanza hacia un modelo energético basado en fuentes renovables, surgen nuevos retos en la gestión de la red eléctrica. Uno de los más conocidos —y visualmente reconocibles— es la llamada duck curve o «curva del pato». Este fenómeno, cuyo término fue acuñado en 2012 por el California Independent System Operator (CAISO)1, consiste en la forma que la curva de demanda energética neta toma durante un día promedio, entendiendo como demanda neta la diferencia entre demanda total y generación solar.
Como se muestra en el gráfico representativo, correspondiente al Estado de California el día 22 de octubre de 2016 —un día en el que la generación eólica fue baja y constante—, la generación solar (verde) alcanza niveles muy altos al mediodía en días soleados. Si se resta la abundante generación solar a la total (blanco), se obtiene la carga restante de energía procedente de fuentes no renovables (en lila). Sin embargo, la cantidad de generación solar disminuye precisamente cuando la demanda eléctrica entra en sus horas pico por la mañana y por la tarde, aumentando la dependencia de recursos fósiles. La curva de generación neta (lila) se conoce como duck curve o «curva del pato» por la similitud de su forma a la figura de un pato, y representa un gran reto para los sistemas eléctricos.
Dicha tendencia se refleja directamente en los precios de la electricidad: cuando la generación solar prevalece (por ejemplo, durante el mediodía de un día soleado), se produce un exceso de electricidad en la red —más generación que demanda—, conduciendo a precios nulos e incluso negativos de la electricidad. Por el contrario, cuando la generación solar disminuye, coincidiendo además con los momentos del día de mayor demanda, el precio de la energía se dispara. Esto ocurre porque la energía procedente de fuentes no renovables, que son las que marcan los precios, debe rentabilizar su disponibilidad: es decir, durante las pocas horas en que estas fuentes producen, los precios deben ser suficientemente altos para garantizar su viabilidad económica. El efecto se acentúa en días soleados con baja demanda, como festivos o fines de semana, y se complica aún más en sistemas eléctricos aislados o poco interconectados, como ocurre en algunas regiones del sur de Europa.
Entre 2010 y 2020, los costes de las tecnologías solares fotovoltaicas decrecieron en promedio un 15% anualmente. Esta tendencia ha facilitado que, durante el mismo período, la capacidad global haya crecido en promedio un 25% anual. Esta tendencia, con perspectivas de crecimiento, podría posicionar la energía solar fotovoltaica como la tecnología dominante en los próximos 10 a 20 años. El aumento de la capacidad solar instalada ha ido agravando con el paso de los años la «curva del pato», como puede observarse en el gráfico para el caso concreto del precio spot de la electricidad en España.
Este fenómeno representa una amenaza creciente no solo para la viabilidad económica de la energía solar convencional, sino también para la transición energética a nivel de sociedad. El principal riesgo de la «curva del pato» es que genera numerosos momentos de precios cercanos a cero o incluso negativos, reduciendo significativamente el valor de la electricidad solar y comprometiendo la rentabilidad de las plantas fotovoltaicas convencionales. Esto tiene implicaciones importantes: para reducir la dependencia de los combustibles fósiles, se necesita aumentar la capacidad solar, pero esto solo es posible si la energía solar sigue siendo económicamente rentable. Esta curva se está volviendo muy habitual en muchos países y estados con una fuerte presencia de energía solar en su mix energético, como España, Alemania, Francia, Italia, Bélgica, o muchos estados de EEUU.
Gráfico inspirado por Julien Jomaux
En este contexto es necesaria la introducción de una energía renovable que no sea solamente económica, sino que aporte energía valiosa. VectHor plantea precisamente este enfoque: una solución innovadora que combina paneles solares verticales bifaciales con reflectores ópticamente diseñados, capaces de maximizar la captación solar durante todo el día, aumentando la producción y el valor de la electricidad solar generada.
Por un lado, los paneles verticales bifaciales orientados hacia el este y al oeste capturan la irradiación solar directa durante el amanecer y el atardecer, momentos clave en los que la demanda aumenta y la mayoría de paneles convencionales (horizontales o con poca inclinación) apenas generan electricidad incluso en días soleados. Así, como puede observarse en el gráfico (correspondiente a la producción real de sistemas VectHor, en verde, y de inclinación fija con orientación 20 grados al sur, en blanco, para un día de primavera de 2024), la producción de VectHor (verde) presenta sendos máximos cuando el sol sale y cuando se pone, coincidiendo con los máximos de la curva de precios de la electricidad de un día típico (lila). No obstante, estos paneles presentan una limitación: al orientarse al este y al oeste, apenas generan al mediodía. Y, si bien el objetivo es aumentar la producción al amanecer y al atardecer y reducir la sobreproducción en horas centrales del día, es igualmente importante mantener una aportación razonable en dicha franja que contribuya a un perfil de generación equilibrado, especialmente en invierno, dónde el precio de la electricidad es muy elevado a lo largo de todo el día.
Aquí es donde entran en juego los reflectores, que permiten que VectHor opere como un seguidor solar sin partes móviles. Estos elementos permiten que la producción al mediodía no sea casi nula, como ocurre con los paneles verticales sin reflectores, sino que, como se observa en el gráfico, mantienen la generación igualándola incluso casi a niveles de un panel inclinado fijo convencional (blanco). Colocados a ambos lados de cada panel y diseñados con una óptica patentada, redirigen la luz solar para mantener el panel iluminado a lo largo de todo el día, logrando una producción solar equilibrada y más alineada con el perfil real de la demanda, logrando captar luz solar en momentos en que ésta es más valiosa por los elevados precios de la electricidad, resultando así en grandes retornos energéticos y económicos.
- California Independent System Operator (CAISO) (2013). What the duck curve tells us about managing a green grid. Disponible en: https://www.caiso.com/Documents/FlexibleResourcesHelpRenewables_FastFacts.pdf
