Aportació a l’anàlisi i gestió tècnica-econòmica dels sistemes de generació distribuïda amb energies renovables i microxarxes : introducció a la presa de decisions en el context normatiu actual

Abstract

(English) In recent years, the development of a generation system based on renewable energies has become the backbone of the energy policies of most countries in the world in the search for the decarbonization of the energy sector to contain planet global warming. The remarkable progress achieved in the reconversion of the electricity generation sector worldwide towards a renewable model has been acquired in large part by the public support policies for renewable generation technologies implemented. Spain has not been an exception, but rather a particularly relevant case study due to the numerous legislative changes experienced in the regulation of renewable energies in the last two decades. Specifically, Spain went from being one of the world's leading countries in the promotion of renewable energy sources, especially solar and wind, through the implementation of legal-economic frameworks with high associated economic returns during the first decade of the 2000s, to being one of the first countries to retroactively apply containment measures to reduce the disproportionate development costs that put the financial sustainability of the Spanish electricity sector at risk, giving rise to very unfavourable conditions for renewable assets in the second decade of the 2000s. In this sense, this thesis, presented as a compendium of articles, is developed within the line of research focused on the analysis and synthesis of regulatory frameworks to optimize decision-making in the design and management of energy assets, contributing to the state of the art from three papers published in indexed journals. First of all, this project aims to provide the academy with an exhaustive review of the evolution of solar energy policy in Spain during the period 1998–2020, through the first review article. Specifically, this study focuses on solar generation technology (photovoltaic and concentrating solar power) that has the potential to become the most abundant energy resource in the world, with Spain having the most abundant solar resource in the entire European Union. This review of the academic literature integrates and evaluates all the relevant information from published research works, as well as form the regulations in force during the period 1998–2020, allowing readers to understand the importance of energy policies to promote these solar assets. In this line, and in relation to the economic analysis of these assets based on the regulatory frameworks applied, this project through the second paper analyses the impact of regulatory retroactivity on the economic valuation of Spanish concentrating solar power assets in the medium and long term by using a stochastic model, seeking to improve decision-making regarding the design and management of these assets and reduce the impact on investment risk. Finally, once the importance of regulatory frameworks on the economic results of energy assets has been verified, this work addresses in the third paper the definition of a methodology aimed at obtaining simplified models that incorporate all the variables associated with the problem in the energy management model of renewable assets with a long operating life under a high degree of uncertainty. Accordingly, it seeks to solve a real problem by facilitating operational decision-making and the management of renewable assets in the medium and long term, in order to optimize their economic results. The line of work defined and shown with this compendium of articles clearly demonstrates the importance of regulatory frameworks and the need for their incorporation in both economic and energy decision-making. The methodology and results of the thesis are currently applied to the concentrating solar power and photovoltaic assets of the Spanish generation system, improving their optimal and economically efficient management.

(Català) En les últimes dècades, el desenvolupament d’un parc de generació basat en energies renovables s’ha convertit en l’eix vertebrador de les polítiques energètiques de gran part dels països del mon en la cerca de la descarbonització del sector energètic per tal de contenir l’escalfament global del planeta. El destacable progrés assolit en la reconversió del sector de la generació d’electricitat a nivell mundial cap a un model renovable s’ha adquirit en gran part per les polítiques de suport públic a les tecnologies de producció renovables implementades. Espanya no ha estat una excepció, sinó un cas d’estudi especialment rellevant pels nombrosos canvis legislatius experimentats en la regulació de les energies renovables en les darreres dues dècades. En concret, Espanya va passar de ser un dels països líders mundials en la promoció de les fonts d’energia renovable, especialment la solar i la eòlica, mitjançant la implementació de marcs juridicoeconòmics amb altes rendibilitats econòmiques associades durant la primera dècada dels anys 2000, a ser un dels primers països en aplicar retroactivament mesures de contenció per reduir els costos de promoció desproporcionats que posaven en risc la sostenibilitat financera del sector elèctric espanyol, donant lloc a unes condicions molt desfavorables per als actius renovables en la segona dècada dels anys 2000. En aquest sentit, aquesta tesi, presentada com a compendi d’articles, es desenvolupa dins la línia de recerca centrada en l’anàlisi i síntesi dels marcs reguladors per optimitzar la presa de decisions en el disseny i la gestió d’actius energètics, contribuint en l’estat de l’art a partir de tres articles publicats en revistes indexades. En primer lloc, aquest projecte pretén aportar a l’acadèmia una revisió exhaustiva de l'evolució de la política d'energia solar a Espanya durant el període 1998-2020, a través del primer article de revisió. En concret, aquest estudi es focalitza en la tecnologia de generació solar (fotovoltaica i termosolar) que té el potencial de convertir-se en el recurs energètic més abundant del món, posseint Espanya el recurs solar més abundant de tota la Unió Europea. Aquesta revisió de la literatura acadèmica integra i avalua tota la informació rellevant de treballs de recerca publicats, així com de la regulació vigent durant el període 1998-2020, permetent als lectors copsar la importància de les polítiques energètiques de promoció d’aquests actius solars. En aquesta línia, i en relació a l’anàlisi econòmic d’aquests actius en funció dels marcs reguladors aplicats, el present projecte a través del segon article analitza l’impacte de la retroactivitat regulatòria en la valoració econòmica dels actius termosolars espanyols a mig i llarg termini mitjançant un model estocàstic, en la cerca de millorar la presa de decisions relatives al disseny i la gestió d’aquests actius i reduir l’impacte en el risc d’inversió. Finalment, un cop constatada la importància dels marcs reguladors sobre els resultats econòmics dels actius energètics, aquest treball aborda en el tercer article la definició d'una metodologia orientada a l'obtenció de models simplificats que incorporin totes les variables associades al problema en el model de gestió energètica dels actius renovables de llarga vida operativa sota un alt gra d’incertesa. En aquest sentit, es busca resoldre un problema real facilitant la presa de decisions operatives i la gestió dels actius renovables a mig i llarg termini, per tal d’optimitzar els seus resultats econòmics. La línia de treball definida i mostrada amb aquest compendi d’articles demostra clarament la importància dels marcs reguladors i la necessitat de la seva incorporació en la presa de decisions tant econòmiques com energètiques. La metodologia i resultats de la tesi són d’aplicació actual sobre els actius termosolars

(Español) En las últimas décadas, el desarrollo de un parque de generación basado en renovables se ha convertido en el eje vertebrador de las políticas energéticas de gran parte de los países del mundo en la búsqueda de la descarbonización del sector energético para contener el calentamiento global del planeta. El destacable progreso logrado en la reconversión del sector de la generación eléctrica hacia un modelo renovable se ha adquirido en gran parte por las políticas de apoyo público a las tecnologías de producción renovables implementadas. España no ha sido una excepción, sino un caso de estudio especialmente relevante por los numerosos cambios legislativos experimentados en la regulación de las renovables en las últimas dos décadas. En concreto, España pasó de ser uno de los países líderes mundiales en la promoción de las renovables, especialmente la solar y la eólica, mediante la implementación de marcos reguladores con altas rentabilidades económicas asociadas durante la primera década de los años 2000, a ser uno de los primeros países en aplicar retroactivamente medidas de contención para reducir los costes de promoción desorbitados que ponían en riesgo la sostenibilidad financiera del sector eléctrico español, dando lugar a unas condiciones muy desfavorables para los activos renovables en la segunda década de los años 2000. En este sentido, esta tesis, presentada como compendio de artículos, se desarrolla dentro de la línea de investigación centrada en el análisis y síntesis de los marcos reguladores para optimizar la toma de decisiones en el diseño y la gestión de activos energéticos, contribuyendo en el estado del arte a partir de tres artículos publicados en revistas indexadas. En primer lugar, este proyecto pretende aportar a la academia una revisión exhaustiva de la evolución de la política de energía solar en España durante el periodo 1998–2020, a través del primer artículo de revisión. En concreto, este estudio se focaliza en la tecnología de generación solar (fotovoltaica y termosolar) que tiene el potencial de convertirse en el recurso energético más abundante del mundo. Esta revisión de la literatura académica integra y evalúa toda la información relevante de trabajos de investigación publicados, así como de la regulación vigente durante el periodo 1998– 2020, permitiendo a los lectores entender la importancia de las políticas energéticas de promoción de los activos solares. En esta línea, y en relación al análisis económico de estos activos en función de los marcos reguladores aplicados, el presente proyecto a través del segundo artículo analiza el impacto de la retroactividad regulatoria en la valoración económica de los activos termosolares españoles a medio y largo plazo mediante un modelo estocástico, en la búsqueda de mejorar la toma de decisiones relativas al diseño y la gestión de estos activos y reducir el impacto en el riesgo de inversión. Finalmente, una vez constatada la importancia de los marcos reguladores sobre los resultados económicos de los activos energéticos, este trabajo aborda en el tercer artículo la definición de una metodología orientada a la obtención de modelos simplificados que incorporen todas las variables asociadas al problema en el modelo de gestión energética de los activos renovables de larga vida operativa bajo un alto grado de incertidumbre. En este sentido, se busca resolver un problema real facilitando la toma de decisiones operativas y la gestión de los activos renovables a medio y largo plazo, para optimizar sus resultados económicos. La línea de trabajo definida y mostrada con este compendio de artículos demuestra claramente la importancia de los marcos reguladores y la necesidad de su incorporación en la toma de decisiones tanto económicas como energéticas. La metodología y resultados de la tesis son de aplicación actual sobre los activos termosolares y fotovoltaicos del parque de generación español, favoreciendo su gestión óptima y económicamente eficiente.