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

Megan Pell,¹ analista financiera de la ciudad de Grand Rapids (Míchigan), nunca había pensado mucho en cómo funciona la red eléctrica cuando, a principios del 2021, recibió una carta de su compañía eléctrica preguntándole si quería participar en su programa Smart Thermostat Program. En el marco del programa, la compañía eléctrica subiría unos grados su Nest Thermostat durante unas horas en los días más calurosos del año, cuando la demanda de energía alcanzara su punto máximo. Este proceso, conocido como "respuesta a la demanda" en el sector energético, permite a las compañías eléctricas estabilizar la red y evitar la necesidad de encender centrales costosas y a menudo más contaminantes cuando la demanda de electricidad es alta.

"Me pareció que era algo muy pequeño y sencillo que podía hacer por el medio ambiente. Al fin y al cabo, solo tenemos un planeta, y me pareció una buena idea", afirma Megan.

Dado que cada vez más sistemas de climatización, vehículos y fábricas se están cambiando a la energía eléctrica en un esfuerzo por combatir el cambio climático, se prevé que la demanda mundial de electricidad aumente hasta en tres cuartas partes para el 2050. Para el 2030, EE. UU. necesitará añadir suficiente capacidad de generación eléctrica nueva para abastecer más de 200 GW en los picos de demanda, el equivalente a más de 490 millones de paneles fotovoltaicos, o aproximadamente 62.000 aerogeneradores de compañías eléctricas.

Se espera que una gran parte de la capacidad eléctrica añadida proceda de energía renovable, como la eólica y la solar, fuentes de energía intermitentes cuya disponibilidad puede variar, lo que dificulta a las compañías eléctricas depender de ellas durante los periodos 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 poner a prueba la red eléctrica y provocar interrupciones del servicio eléctrico.

Estos retos están impulsando a más compañías eléctricas a recurrir a iniciativas de respuesta a la demanda para reducir los picos y ahorrar dinero, a menudo con la ayuda de termostatos inteligentes. El Departamento de Energía de EE. UU. ha hecho un "llamamiento urgente" para acelerar ese lanzamiento, pidiendo a las compañías eléctricas y al sector privado que simplifiquen el proceso de registro y ofrezcan descuentos para atraer a los consumidores.

Impacto de más de un millón de clientes activos en el programa de Recompensa horas punta de Nest

A finales del 2023, más de 110 compañías eléctricas de EE. UU. y Canadá se habían asociado con Google Nest para ofrecer cómodas soluciones de respuesta a la demanda a más de un millón de clientes registrados actualmente a través del programa Recompensa horas punta de Nest durante las temporadas de verano e invierno. Muchas de esas compañías ofrecen descuentos o incentivos para que los clientes se registren y no abandonen los programas, conscientes de los beneficios a largo plazo que aportan las iniciativas de respuesta a la demanda.

Cuando la red eléctrica de California se vio sometida a una gran presión en el 2022, en plena ola de calor, la disposición de los consumidores locales a reducir su consumo de energía evitó apagones y el colapso de la red. Los participantes en el programa Recompensa horas punta del estado cumplieron con su parte, lo que supuso una reducción de 75 MW en los picos a la red del estado, el equivalente a alimentar 7,5 millones de bombillas LED.

Incluso sin el programa de Recompensa horas punta, los termostatos Nest han ayudado a los clientes a ahorrar acumulativamente más de 113.000 millones de kWh de energía entre el 2011 y el 2022², más del doble del consumo anual de electricidad de Portugal.³ Google también ha desarrollado una nueva forma de reducir temporalmente el consumo de energía en sus centros de datos mundiales cuando hay mucha tensión en las redes eléctricas locales, trasladando algunas tareas no urgentes a otros momentos y lugares.

Tras haber participado durante tres veranos en el programa de respuesta a la demanda de Consumers Energy, su compañía eléctrica en Míchigan, la analista financiera Megan Pell está convencida de su éxito. Su termostato le avisa un día antes de que se produzca un pico de demanda y automáticamente empieza a enfriar su casa unas horas antes de que la temperatura de su Nest Thermostat aumente hasta 2,2 ºC (4 ºF) durante el pico de demanda. Megan afirma que nunca ha pasado ni frío ni calor en su casa durante los aproximadamente tres picos de demanda que ha vivido de media cada verano desde que se registró en el programa. Los clientes de Google Nest pueden ajustar la temperatura en cualquier momento si lo necesitan.

Mark Hackbarth,¹ un profesor de Midland (Míchigan), coincide con la experiencia de Megan y afirma que la perspectiva de ahorrar energía y mantener la red eléctrica en funcionamiento le motivó a participar en el programa de Consumers Energy. Mark dijo que las pocas horas de control de su termostato por parte de la compañía eléctrica eran una "petición razonable" que pasó completamente desapercibida para él y su familia.

Esa experiencia refleja los resultados de una encuesta a gran escala que realizó Google a más de 3700 propietarios de termostatos inteligentes de EE. UU. y Canadá en mayo del 2023, que demostró que los clientes potenciales suelen esperar que los eventos de respuesta a la demanda se produzcan con más frecuencia y con un mayor rango de ajuste de la temperatura de lo que realmente ocurre.

Aunque Consumers Energy ofrece a los clientes que participan en el programa un incentivo de 100 dólares durante el registro, así como 25 dólares en tarjetas de crédito de prepago al final de cada temporada de verano,⁴ Megan y Mark afirmaron que seguirían con el programa incluso sin incentivos.

Esta opinión se ve respaldada por la encuesta de Google que demostró que entre las personas más preocupadas por el medio ambiente (la mayoría de los propietarios de termostatos inteligentes), los incentivos económicos no influyeron en la decisión de participar en el programa de respuesta a la demanda. Sin embargo, solo un pequeño porcentaje de propietarios de termostatos inteligentes están actualmente inscritos en este tipo de programas. Cuando se les preguntó por un programa hipotético de respuesta a la demanda, el 80 % de los encuestados dijeron que se inscribirían en él, lo que sugiere una oportunidad en gran medida desaprovechada para aumentar la concienciación en torno a los programas de respuesta a la demanda y una mayor simplificación del proceso de registro. Según la encuesta, la clave para atraer a los participantes fue contar con vecinos, amigos y familiares, ofrecer un incentivo mínimo de 50 dólares y hacer hincapié en el potencial de ahorro energético del hogar.

Para Megan, participar en el programa Smart Thermostat Program también aumentó su conocimiento del sistema de energía, incluidos los costes de electricidad más elevados que las compañías eléctricas suelen cobrar durante los periodos de máxima demanda para frenar el consumo de energía.

"Comprendí que hacer tareas que consumen mucha energía, como lavar la ropa o poner el lavavajillas, supone un esfuerzo adicional para la red. Así que ahora hago esas cosas a primera hora de la mañana o por la noche. Antes de este programa, no era consciente de ello", dijo Megan.

Reducción de la factura de la luz y ahorro en costes de red eléctrica

Consumers Energy descubrió que los clientes de Google Nest registrados en su programa de respuesta a la demanda en el 2020 ahorraron una media de 0,9 kW por cada pico de demanda,⁵ incluidos los periodos automatizados de aire acondicionado previos y posteriores al pico de demanda. Esta cifra coincide con los resultados que han obtenido otras cinco compañías eléctricas estadounidenses entre el 2020 y el 2022, lo que se traduce en un ahorro medio de 1,06 kW por pico de demanda.⁶

Los termostatos inteligentes, los vehículos eléctricos, los electrodomésticos, las baterías, los paneles solares y otros recursos energéticos distribuidos suelen considerarse componentes de "centrales eléctricas virtuales" que pueden gestionarse a distancia para satisfacer las necesidades de la red eléctrica. Se prevé que las centrales eléctricas virtuales reduzcan los picos de demanda en EE. UU. en 60 GW para el 2030, y hasta la asombrosa cifra de 200 GW para el 2050, aproximadamente el equivalente a toda la capacidad de generación eléctrica de las instalaciones en funcionamiento en Brasil en el 2023.

Se calcula que las centrales eléctricas virtuales pueden contribuir a reducir el gasto anual del sector eléctrico estadounidense en 17.000 millones de dólares en el 2030. Invertir en centrales virtuales puede proporcionar a las compañías eléctricas recursos adecuados por tan solo el 40 % del coste neto de una central térmica de gas y el 60 % del coste neto de una batería.

Hoy en día, los consumidores ya se benefician de ese ahorro.

Duke Energy, con sede en Carolina del Norte y 8,2 millones de clientes en Carolina del Norte, Carolina del Sur, Florida, Indiana, Ohio y Kentucky, afirma que por cada dólar que invierte en programas de respuesta a la demanda, sus clientes ahorran entre 2 y 3 dólares.

"Si se apuntan más personas a los programas de respuesta a la demanda, podemos evitar tener que construir recursos tradicionales mucho más caros, mantener la estabilidad de la red eléctrica durante las emergencias que surjan y mejorar la viabilidad económica para todos los que estén conectados a la red", dijo Lon Huber, vicepresidente sénior de Soluciones de Precios y Clientes de Duke Energy.

Duke Energy centra principalmente su programa de respuesta a la demanda en equilibrar los picos de demanda durante los meses de invierno debido a su mayor suministro de calefacción eléctrica en comparación con otras compañías eléctricas. Tras lanzar sus primeros programas de respuesta a la demanda hace más de 40 años, Duke Energy gestiona hoy más de un millón de dispositivos conectados, de los cuales 93.000 son termostatos. Lon Huber dijo que su cuota de mercado ha crecido rápidamente desde que empezaron a estar disponibles hace unos cuatro años, y añadió que la compañía eléctrica veía en ellos un gran potencial de crecimiento. Duke Energy, propietaria de 50 GW de capacidad energética, afirmó que con los programas de respuesta a la demanda se puede reducir la capacidad de sus compañías eléctricas en 2400 MW este invierno.

Según Lon, los consumidores son cada vez más conscientes de los retos que plantea la red eléctrica, y añade que las compañías eléctricas confían en partners como Nest para ofrecer una forma cómoda de registrar a los clientes y avisarles de los próximos picos de consumo.

Menos emisiones supone un ahorro miles de millones de dólares

Mientras que los proveedores de termostatos inteligentes como Google Nest comunican los eventos de hora punta directamente a los consumidores, las compañías eléctricas suelen ponerse en contacto con empresas que les ayudan a gestionar centrales eléctricas virtuales para poner en marcha eventos de respuesta a la demanda. Estas empresas funcionan como centralitas entre las compañías eléctricas y los proveedores de dispositivos conectados para agregar y agilizar la gestión de millones de usuarios finales.

Aumentar el alcance y la escala de los programas de respuesta a la demanda residencial también puede generar grandes beneficios medioambientales, ya que el uso de la electricidad y los edificios residenciales generan el 19 % de las emisiones de carbono relacionadas con la energía en Estados Unidos.

Para responder a los grandes picos de demanda, las eléctricas suelen recurrir a centrales eléctricas alimentadas con combustibles fósiles, como el carbón y el gas, cuya producción puede aumentar rápidamente. Dos tercios de las centrales de punta de combustibles fósiles que producen contaminación atmosférica en Estados Unidos están ubicadas cerca de comunidades con un porcentaje de unidades familiares con bajos ingresos superior a la media del país. Esto sugiere que el aumento de los programas de respuesta a la demanda también podría aportar beneficios en materia de equidad y justicia climática.

Trasladar la demanda de las horas punta a las horas de menor consumo con fuentes de alimentación de energía eólica, solar o nuclear puede aumentar aún más el atractivo de las inversiones en energía limpia. Aunque medir los beneficios exactos en materia de emisiones de los programas de respuesta a la demanda es complicado, un estudio del 2023 evaluó el beneficio social adicional de una central eléctrica virtual de 60 GW en 20.000 millones de dólares en un periodo de 10 años, asignando un valor monetario a evitar las emisiones de gases de efecto invernadero y a su resiliencia.

Los propietarios de Nest Thermostat en el territorio continental de EE. UU. que deseen reducir aún más su impacto ambiental pueden aprovechar la función Cambio energético⁷, que estima las emisiones de la red eléctrica local e identifica las oportunidades en las que calentar o enfriar una casa un poco antes o después supondría aprovechar una energía más limpia. Estas acciones pequeñas suman: Google calcula que, hasta diciembre del 2022, la función Cambio energético ya ha ayudado a los usuarios de Nest Renew⁸ a priorizar colectivamente un uso más limpio de la energía durante más de 110 millones de horas.

Para Lon Huber, de Duke Energy, los actuales programas de respuesta a la demanda no son más que un mero reflejo de lo que es posible conseguir. La eléctrica trabaja actualmente en programas piloto que permitan ampliar la respuesta a la demanda, incluidas optimizaciones diarias. "Hacer pequeños ajustes diarios de un grado, o incluso de únicamente medio grado, no repercute en el cliente, pero puede tener un impacto enorme en el conjunto", afirma.