A un clic de distancia: el termostato de tu casa puede ahorrar energía y ayudar a la red eléctrica

Megan Pell,¹ una analista financiera de Grand Rapids, Michigan, nunca se había puesto a pensar en cómo funcionaba la red eléctrica. A principios de 2021, recibió una carta de su compañía para preguntarle si quería participar en su programa de termostatos inteligentes. Si aceptaba participar, la compañía eléctrica ajustaría unos grados en su Nest Thermostat durante algunas horas en los días más calurosos del año, cuando había picos de demanda de energía. Este proceso, conocido como respuesta a la demanda en el sector energético, permite a las compañías eléctricas estabilizar la red y evita la necesidad de poner a funcionar centrales costosas y a menudo más contaminantes cuando la demanda de electricidad es alta.

“Parecía ser algo pequeño y sencillo que podía hacer por el medioambiente. Después de todo, solo tenemos un planeta, y me pareció una buena idea”, indica Pell.

A medida que un número creciente de sistemas de calefacción y enfriamiento, vehículos y fábricas pasan a usar energía eléctrica en un esfuerzo para combatir el cambio climático, se prevé que la demanda eléctrica mundial aumente hasta tres cuartas partes para 2050. Para el año 2030, EE.UU. deberá agregar suficiente capacidad de generación eléctrica nueva para abastecer más de 200 GW de demanda máxima, el equivalente a más de 490 millones de paneles fotovoltaicos o alrededor de 62,000 turbinas eólicas.

Se espera que gran parte de la capacidad eléctrica agregada provenga de energías renovables, como la eólica y la solar: fuentes de energía intermitentes cuya disponibilidad puede fluctuar, lo que dificulta a los proveedores de electricidad depender de ellas durante los períodos de máxima demanda. Además, los proveedores de electricidad tienen que hacer frente a fenómenos meteorológicos más extremos, como veranos abrasadores y fuertes picos de demanda en invierno, que pueden llevar al límite la capacidad de la red y provocar cortes de electricidad.

A raíz de estos desafíos, cada vez más compañías eléctricas recurren a iniciativas de respuesta a la demanda para atenuar la intensidad de los picos y ahorrar dinero, a menudo con la ayuda de termostatos inteligentes. El Departamento de Energía de EE.UU. realizó un "pedido urgente" para acelerar la implementación de esas iniciativas y les solicitó a las compañías eléctricas y al sector privado que simplificaran el proceso de inscripción y ofrecieran descuentos para atraer a los usuarios.

El impacto de más de un millón de usuarios activos inscritos en los Premios Hora Pico de Nest

A finales de 2023, más de 110 compañías eléctricas en EE.UU. y Canadá se habían asociado con Google Nest para ofrecer, tanto en verano como en invierno, soluciones prácticas de respuesta a la demanda a más de un millón de usuarios inscritos activamente a través del programa Premios Hora Pico de Nest. Muchas de esas compañías eléctricas brindan reembolsos o incentivos para que los usuarios se inscriban o sigan participando en los programas, conscientes de los beneficios a largo plazo que aportan las iniciativas de respuesta a la demanda.

En 2022, cuando la red eléctrica de California llegó al límite de su capacidad en medio de una intensa ola de calor, gracias a los usuarios locales que se comprometieron a reducir el consumo energético se evitaron apagones y un colapso de la red. Los participantes de los Premios Hora Pico en ese estado hicieron su parte y aportaron 75 MW de capacidad de reducción de picos a la red, el equivalente a alimentar 7.5 millones de bombillas LED.

Incluso sin los Premios Hora Pico, los Nest Thermostats ayudaron a los usuarios a ahorrar de forma acumulativa más de 113,000 millones de kWh de energía entre 2011 y 2022², más del doble del consumo anual de electricidad de Portugal.³ Google también desarrolló una nueva manera de reducir temporalmente el consumo de energía en sus centros de datos globales cuando hay mucha demanda en las redes eléctricas locales: se trasladan algunas tareas no urgentes a otros horarios y ubicaciones.

Luego de haber participado tres veranos en el programa de respuesta a la demanda de su compañía eléctrica de Michigan, Consumers Energy, la analista financiera Pell está convencida de su éxito. Su termostato le avisa un día antes de que se produzca un pico de demanda y automáticamente inicia el preenfriamiento de su casa unas horas antes de que la temperatura de su Nest Thermostat aumente hasta 2.2 grados Celsius (4 grados Fahrenheit) durante el pico de demanda. Pell afirmó que en ningún momento sintió incomodidad durante casi los tres eventos que vivió en promedio cada verano desde que comenzó a participar en el programa. Los clientes de Google Nest pueden ajustar la temperatura en cualquier momento si experimentan alguna incomodidad.

Mark Hackbarth¹, profesor en Midland, Michigan, quien conoció la experiencia de Pell, afirmó que la posibilidad de ahorrar energía y mantener la red en funcionamiento lo motivó a participar en el programa de Consumers Energy. Hackbarth comentó que el hecho de que la compañía eléctrica controlara unas pocas horas su termostato era una "petición razonable" y que pasó desapercibido para él y su familia.

Esa experiencia refleja los resultados de una encuesta a gran escala dirigida por Google entre más de 3,700 propietarios de termostatos inteligentes de EE.UU. y Canadá en mayo de 2023, que demostró que los clientes potenciales a menudo esperan que los eventos de respuesta a la demanda se produzcan con mayor frecuencia y con un mayor rango de ajuste de la temperatura que los reales.

Si bien Consumers Energy ofrece a los clientes que se unen al programa un incentivo de USD 100 durante la inscripción, además de USD 25 en tarjetas de crédito prepagadas al final de cada verano⁴, Pell y Hackbarth afirmaron que seguirían formando parte del programa incluso sin esos incentivos.

La encuesta dirigida por Google respalda esa opinión, ya que mostró que, entre aquellos que más desean cuidar el medioambiente (la mayoría de los propietarios de termostatos inteligentes), los incentivos económicos no influyeron en las decisiones de inscripción en respuesta a la demanda. Sin embargo, solo un pequeño porcentaje de propietarios de termostatos inteligentes están inscritos actualmente en esos programas. Cuando se les preguntó sobre un hipotético programa de respuesta a la demanda, el 80% de los encuestados dijeron que se inscribirían, lo que sugiere una oportunidad en gran medida desaprovechada para aumentar el reconocimiento de estos programas y una mayor simplificación del proceso de inscripción. Según la encuesta, lograr que vecinos, amigos y familiares se inscribieran, ofrecer un incentivo mínimo de USD 50 y hacer hincapié en el potencial de ahorro en la energía doméstica fueron clave para atraer a participantes.

En el caso de Pell, unirse al programa de termostatos inteligentes también aumentó sus conocimientos sobre el sistema de energía, incluidos los costos más altos que suelen cobrar las compañías eléctricas durante períodos de máxima demanda para desalentar el consumo de energía.

“Entendí que hacer tareas que consumen mucha energía eléctrica, como lavar la ropa o usar el lavavajillas, supone un esfuerzo adicional para la red. Por eso, ahora las hago temprano a la mañana o a la noche. Antes de este programa, nunca me había percatado de ello”, contó Pell.

Reducción del importe en las facturas de energía y ahorro en el costo de la red eléctrica

Consumers Energy descubrió que los clientes de Google Nest inscritos en su programa de respuesta a la demanda en 2020 habían ahorrado, en promedio, 0.9 KW por evento<sup&gt5</sup>, incluidos los períodos de enfriamiento automatizados previos y posteriores al evento del termostato. Esto se alinea con hallazgos de otras cinco compañías eléctricas de EE.UU. entre 2020 y 2022, en los que el resultado fue un ahorro de, en promedio, 1.06 KW por evento.⁶

A menudo, se considera que los termostatos inteligentes, los vehículos eléctricos, los electrodomésticos, las baterías, los paneles solares y otros recursos energéticos distribuidos son componentes de "centrales eléctricas virtuales" que se pueden administrar de manera remota para satisfacer las necesidades de la red. Se prevé que las centrales eléctricas virtuales reduzcan la demanda máxima en EE.UU. en 60 GW para 2030 y hasta unos asombrosos 200 GW para 2050, casi el equivalente a toda la capacidad de generación eléctrica de Brasil en funcionamiento en 2023.

Se calcula que las centrales eléctricas virtuales podrían ayudar a reducir el gasto anual del sector eléctrico estadounidense en USD 17,000 millones en 2030. La inversión en centrales eléctricas virtuales puede proporcionar a las compañías eléctricas los recursos adecuados a tan solo el 40% del costo neto de una planta de gas que funciona durante picos de demanda y el 60% del costo neto de una batería.

Ya en la actualidad los usuarios se benefician de esos ahorros en compañías eléctricas.

Duke Energy, con sede en Carolina del Norte, que presta servicio a 8.2 millones de usuarios en Carolina del Norte, Carolina del Sur, Florida, Indiana, Ohio y Kentucky, afirmó que, por cada dólar que invierte en programas de respuesta a la demanda, sus clientes obtienen un ahorro de entre USD 2 y USD 3.

“Si aumenta el número de personas que se inscriben en los programas de respuesta a la demanda, evitaremos tener que construir recursos tradicionales mucho más caros, mantendremos la estabilidad de la red durante las emergencias que surjan y fomentaremos la asequibilidad para todas las personas conectadas a la red”, comentó Lon Huber, vicepresidente sénior de Precios y Soluciones para Clientes de Duke Energy.

El objetivo principal del programa de Duke Energy es equilibrar los picos de demanda durante el invierno, ya que se observa una cuota más alta de calefacción eléctrica comparada con otras compañías. Luego de lanzar sus primeros programas de respuesta a la demanda hace más de 40 años, Duke Energy hoy administra más de un millón de dispositivos conectados, de los cuales 93,000 son termostatos. Huber comentó que su cuota creció rápidamente desde que empezaron a estar disponibles hace unos cuatro años y agregó que la compañía eléctrica vio en ellos un gran potencial de crecimiento. Duke Energy, propietaria de 50 GW de capacidad energética, afirmó que los programas de respuesta a la demanda pueden aportar 2,400 MW de capacidad de reducción a sus compañías eléctricas este invierno.

Según Huber, los usuarios eran cada vez más conscientes de los desafíos de la red, y agrega que las compañías eléctricas confiaban en socios como Nest para ofrecer una forma práctica de inscribir a los clientes y enviarles notificaciones sobre los próximos eventos de picos de consumo.

Fomentamos la reducción de emisiones y logramos ahorros de miles de millones de dólares

Mientras que los proveedores de termostatos inteligentes como Google Nest comunican los eventos de hora pico directamente a los usuarios, las compañías eléctricas suelen comunicarse con empresas que las ayudan a administrar centrales eléctricas virtuales para implementar eventos a modo de respuesta a la demanda. Esas empresas actúan como intermediarios entre las compañías eléctricas y los proveedores de dispositivos conectados para unificar y optimizar los procesos de administración de millones de usuarios finales.

El aumento del alcance y la escala de los programas de respuesta a la demanda residencial también puede tener grandes beneficios para el medioambiente, ya que las edificaciones y el uso de electricidad generan el 19% de las emisiones de carbono relacionadas con energía en Estados Unidos.

Para responder a los grandes picos de demanda, los proveedores de servicios eléctricos suelen recurrir a centrales eléctricas que emplean combustibles fósiles, como el carbón y el gas, que pueden agotarse rápidamente. Dos tercios de esas centrales que funcionan durante picos de demanda y que utilizan combustibles fósiles que contaminan el aire en Estados Unidos se ubican cerca de comunidades con un mayor porcentaje de hogares de bajos ingresos que el promedio estadounidense. Esto sugiere que el aumento de los programas de respuesta a la demanda también podría aportar beneficios para la equidad y la justicia climática.

Trasladar la demanda de las horas pico a las horas de menor demanda con fuentes de alimentación eólicas, solares o nucleares puede aumentar aún más el atractivo de las inversiones en energía limpia. Si bien es complejo medir con exactitud los beneficios relacionados con las emisiones de los programas de respuesta a la demanda, un estudio de 2023 valuó el beneficio social adicional de una central eléctrica virtual de 60 GW en USD 20,000 millones durante un período de 10 años, con lo cual se asignó un valor monetario al hecho de evitar emisiones de gases de efecto invernadero y la resiliencia.

Los usuarios de Nest Thermostats en el área continental de EE.UU. que quieran reducir aún más su impacto medioambiental pueden aprovechar la función Cambio energético⁷ de Nest Renew, que prevé las emisiones de la red eléctrica local e identifica las oportunidades en las que calefaccionar o enfriar una casa un poco antes o después supondría el uso de energía más limpia. Estas acciones individuales hacen la diferencia. Hasta diciembre de 2022, Google estima que la función Cambio energético ayudó a los usuarios de Nest Renew⁸ a priorizar, en conjunto, una energía más limpia por más de 110 millones de horas.

Para Huber de Duke Energy, los programas de respuesta a la demanda actuales tienen mucho más potencial que ese. La compañía eléctrica trabaja actualmente en programas piloto, como realizar optimizaciones diarias, que ampliarían la respuesta a la demanda. "Hacer pequeños ajustes diarios de un grado, o incluso de medio grado, no repercute en el cliente, pero puede tener un impacto enorme en las cifras totales", afirmó.