A diferencia de la mayoría de los demás bienes, la electricidad no puede almacenarse de forma rentable ni siquiera durante períodos breves. La oferta siempre debe satisfacer la demanda; de lo contrario, se producen apagones. Además, la demanda de electricidad es muy variable e inelástica (Ito 2014). Como resultado, los mercados eléctricos se equilibran principalmente por el lado de la oferta, aumentando o reduciendo la producción para satisfacer la demanda (Borenstein 2000, Griffin y Puller 2005). Por consiguiente, los precios de la electricidad varían drásticamente, a menudo por un factor de diez o más en un solo día.
Estas características de los mercados eléctricos son bien conocidas, pero la mayoría de los análisis de las políticas de eficiencia energética ignoran esta variación. Por ejemplo, cuando el Departamento de Energía de Estados Unidos considera nuevas normas de eficiencia energética, se centra en el ahorro total de energía, sin tener en cuenta cuándo se produce. Salvo algunas excepciones notables, tanto los responsables de formular políticas como los académicos han prestado poca atención a cómo depende el valor de la eficiencia energética del momento en que se logra el ahorro.
En un nuevo artículo, demostramos la importancia de tener en cuenta el momento en que se produce el ahorro (Boomhower y Davis 2017). Nuestro estudio utiliza datos horarios de contadores inteligentes de más de 5.000 participantes, obtenidos mediante un programa de reembolsos para aires acondicionados eficientes en el uso de energía en el sur de California. Medimos el cambio en el consumo de electricidad tras la instalación y mostramos que el ahorro suele producirse en julio y agosto, y entre las 15:00 y las 21:00.
¿Cuándo permite esta inversión ahorrar electricidad?
La figura 1 muestra grandes diferencias en el ahorro de electricidad según la estación y la hora. En julio y agosto se ahorra mucha energía, sobre todo entre las 15:00 y las 21:00. En los meses que no son de verano, el ahorro es mucho menor: menos de 0,05 kilovatios hora ahorrados, en promedio, por hora.
Figura 1 Ahorro de electricidad por hora del día
Comparamos el perfil horario estimado con las estimaciones de ingeniería ex ante. Ambos conjuntos de estimaciones son similares, aunque presentan varias diferencias interesantes. Sobre todo, las estimaciones econométricas indican que el ahorro máximo se produce entre las 18:00 y las 19:00, frente a las 16:00 y las 17:00 según las estimaciones de ingeniería. Puede parecer una diferencia pequeña, pero tiene importantes implicaciones para los mercados eléctricos, dada la creciente preocupación por satisfacer la demanda de electricidad al comienzo de la noche, cuando se pone el sol y la generación solar cae en picado.
¿Cuándo llega el momento crítico en los mercados eléctricos?
La figura 2 muestra el valor de la electricidad por hora del día en California en febrero y agosto. Presenta los precios mayoristas de la electricidad y los pagos que reciben los generadores para garantizar que estén disponibles cuando la demanda es alta (Bushnell 2005, Cramton y Stoft 2005, Joskow y Tirole 2007, Allcott 2013). Las series de datos de cada panel muestran distintos métodos para asignar a las horas de alta carga los precios de los contratos de suficiencia de recursos. Por ejemplo, «Hora máxima» asigna todo el valor de capacidad a la hora de mayor carga de cada mes.
Figura 2 Precios mayoristas de la electricidad y valores de capacidad
Sea cual sea el método que elijamos, las tardes de verano son el momento crítico en los mercados eléctricos de California. Según el método, la electricidad durante las tardes de verano vale 5, 10 o incluso 20 veces más que durante las horas de menor demanda. Esto no ocurre únicamente en California. Incorporamos datos del mercado ERCOT de Texas y de otros cinco mercados regionales para mostrar que, aunque el momento exacto de los picos varía, todos los mercados estadounidenses se caracterizaban por fuertes fluctuaciones entre horas y estaciones (Callaway et al. 2015).
El ahorro de energía y el valor de la electricidad
Existía una fuerte correlación positiva entre el ahorro de energía y el valor de la electricidad. Las inversiones en aire acondicionado generaron el mayor ahorro de electricidad durante las tardes de verano, que eran períodos punta para los mercados eléctricos. La figura 3 muestra la correlación. Cada punto corresponde a una combinación de hora del día y mes del año (por ejemplo, de 13:00 a 14:00 en noviembre).
Figura 3 Correlación entre el ahorro y los precios, por estación
En verano existe una fuerte correlación positiva (r = 0,69) entre el ahorro y los precios de la energía. En los meses de verano se registran muchos más precios altos que en los meses de invierno, y el aire acondicionado suele generar un ahorro significativo durante esos períodos. En invierno, prácticamente no se ahorra electricidad a ninguna hora, por lo que hay poca correlación entre el ahorro y los precios durante esos meses.
En conjunto, estimamos que tener en cuenta el momento en que se produce el ahorro aumentó en un 50% el valor de las inversiones en aire acondicionado, en comparación con un cálculo ingenuo que lo ignora. Incluir los pagos por capacidad es importante en este cálculo. La mayor parte del valor de la electricidad en las horas de demanda punta extrema se capta mediante pagos anticipados por capacidad a los generadores, para garantizar su disponibilidad.
Nuestro análisis sugiere que las inversiones en aire acondicionado tendrán aún más valor a medida que la generación eléctrica pase a depender de las energías renovables. El aumento de la generación solar hace que la electricidad sea menos escasa a mitad del día, pero más valiosa después de la puesta de sol (CAISO 2013). Es probable que el pico de precios se desplace hacia el final de la tarde y el comienzo de la noche, cuando el ahorro energético de los aires acondicionados residenciales es mayor. Realizamos un análisis informal de sensibilidad con datos de previsiones de precios y carga de Denholm et al. (2015) y descubrimos que, para 2024, las inversiones en aire acondicionado en California podrían valer un 75% más que una inversión con un perfil de ahorro uniforme.
Inversiones en eficiencia energética
Por último, comparamos el aire acondicionado con un conjunto mucho más amplio de inversiones en eficiencia energética, tanto residenciales como no residenciales. El valor varía ampliamente. El aire acondicionado residencial tiene la prima temporal más alta en la mayoría de los mercados. Las bombas de calor, los enfriadores y los aires acondicionados comerciales e industriales tienen una prima temporal del 20-30%, lo que refleja el valor relativamente alto de la electricidad durante el día.
Por otro lado, las inversiones en frigoríficos y congeladores tienen primas temporales cercanas a cero, porque el ahorro que generan está débilmente correlacionado con los precios de la electricidad. La iluminación también obtiene resultados bajos, con primas temporales del 8% (residencial) y del 10% (comercial e industrial). Las luces LED ahorran electricidad sobre todo en invierno y por la noche, cuando la electricidad suele tener menos valor.
El momento importa
Las habitaciones de hotel, los asientos de avión, las comidas de restaurante y muchos otros bienes tienen más valor en determinadas épocas del año y horas del día. Lo mismo ocurre con la electricidad. De hecho, su valor es aún más variable. Nuestra investigación muestra que tener en cuenta el momento en que se produce el ahorro afecta significativamente al valor de las inversiones en eficiencia energética. En particular, las inversiones en aire acondicionado valen más que otros tipos de inversión porque generan ahorro durante los períodos en que la electricidad tiene más valor.
Esperamos reorientar el debate sobre la eficiencia energética: dejar de centrarse en el ahorro total y pasar a centrarse en el valor total. Para ello se necesitaría un análisis ex post más riguroso del ahorro energético basado en datos de mercado. También habría que integrar las estimaciones de ahorro con medidas de mercado para reequilibrar la cartera de eficiencia energética y orientarla hacia inversiones que ahorren energía en las horas de mayor valor.
Este trabajo también pone de relieve el potencial de los datos de contadores inteligentes. El análisis econométrico del aire acondicionado residencial habría sido imposible hace apenas unos años, pero hoy más del 40% de los clientes residenciales de electricidad de Estados Unidos tienen contadores inteligentes, frente a menos del 2% en 2007. Esta avalancha de nuevos datos puede contribuir a crear políticas energéticas más inteligentes y basadas en más evidencia.
Referencias
Alcott, H (2013), «Precios en tiempo real y diseño del mercado eléctrico», documento de trabajo, NYU.
Boomhower, J y L Davis (2017), «¿Las inversiones en eficiencia energética generan beneficios en el momento adecuado?», documento de trabajo del NBER n.º 23097.
Borenstein, S (2000), «Comprender la fijación competitiva de precios y el poder de mercado en los mercados mayoristas de electricidad», Electricity Journal, julio, pp. 49‐57.
Bushnell, J (2005), «Suficiencia de recursos eléctricos: armonizar políticas y objetivos», Electricity Journal 18(8): 11-21.
Callaway, D, M Fowlie y G McCormick (2015), «Ubicación, ubicación, ubicación: el valor variable de los recursos de energía renovable y de eficiencia por el lado de la demanda», documento de trabajo del Energy Institute at Haas.
California Independent System Operator (CAISO) (2013), «Respuesta a la demanda y eficiencia energética: maximizar los recursos preferentes».
Cramton, P y S Stoft (2005), «Un mercado de capacidad que tiene sentido», Electricity Journal 18(7): 43-54.
Denholm, P, M O'Connell, G Brinkman y J Jorgenso (2015), «Generación excesiva de energía solar en California: guía práctica para entender la curva del pato», National Renewable Energy Laboratory, informe técnico NREL/TP-6A20-65023, noviembre.
Ito, K (2014), «¿Responden los consumidores a los precios marginales o medios? Evidencia de la fijación no lineal de precios de la electricidad», American Economic Review 104(2): 537-63.
(2005), «Introducción a la electricidad y a la economía de la desregulación», en J Griffin y S Puller (eds.), Electricity Deregulation: Choices and Challenges, Chicago: University of Chicago Press, pp. 1‐11.
Joskow, P y J Tirole (2007), «Fiabilidad y mercados eléctricos competitivos», RAND Journal of Economics 38(1): 60-84.
