Cost and performance data for distributed energy resources: Literature review, harmonization, and synthesis

La red eléctrica moderna ya no es solo una calle de un solo sentido donde la energía fluye desde una enorme planta central hacia un vecindario. Cada vez más, es una red de dos vías donde la electricidad puede generarse justo donde se necesita: en patios traseros, fábricas y edificios de oficinas. Estas fuentes locales, conocidas como recursos energéticos distribuidos, incluyen tecnologías familiares como paneles solares y almacenamiento de baterías, pero también dependen de máquinas más antiguas y de trabajo: generadores que queman diésel o gas natural, pequeñas turbinas y celdas de combustible. Estas máquinas son vitales para mantener las luces encendidas cuando la red principal falla o cuando las fuentes de energía limpia, como el viento y el sol, no están disponibles. Para planificar un futuro energético fiable y asequible, los ingenieros y los responsables políticos deben saber exactamente cuánto cuestan estas máquinas de construir y con qué eficiencia funcionan. Sin embargo, durante décadas, los datos que describen estos costos han estado dispersos e inconsistentes, lo que dificulta la comparación de una máquina con otra o la confianza en las cifras utilizadas en los planes energéticos nacionales.

Un nuevo estudio de Ryan Hanna, de la Universidad de California en San Diego, se propone aclarar esta confusión recopilando y estandarizando los datos de costos de estos generadores distribuidos. La investigación se centra en cuatro tipos específicos de tecnología: generadores de diésel, generadores de gas natural, microturbinas de gas y celdas de combustible. Estas máquinas vienen en una amplia gama de tamaños, desde pequeñas unidades de 25 kilovatios que podrían alimentar a un solo hogar, hasta sistemas masivos de 10,000 kilovatios capaces de hacer funcionar una gran instalación industrial. El problema central que aborda el autor es que diferentes grupos que informan sobre estos costos han utilizado distintos métodos para calcular el precio final. Algunos informes enumeraban solo el precio del motor en sí, mientras que otros incluían el costo de la mano de obra para instalarlo, los honorarios de ingeniería o los gastos de permisos y seguros. Debido a que estas definiciones de "costo total" variaban enormemente, las cifras eran a menudo imposibles de comparar directamente, lo que conducía a un mosaico de datos que parecía más una colección de diferentes lenguajes que una imagen única y coherente.

Para resolver esto, el investigador recopiló 33 conjuntos de datos diferentes publicados entre 2001 y 2026 de una mezcla de fabricantes de tecnología, firmas de consultoría y laboratorios gubernamentales. En total, este esfuerzo reunió información sobre 191 sistemas de energía únicos. El núcleo del trabajo consistió en un proceso llamado armonización, donde cada punto de datos fue traducido a un lenguaje común. El autor convirtió todos los costos a dólares estadounidenses de 2025 para tener en cuenta la inflación y luego obligó a que cada estudio reportara los costos utilizando el mismo modelo integral. Este modelo, conocido como el costo total de inversión (total overnight cost), desglosa el precio de un sistema en cuatro partes distintas: el costo del equipo principal, el costo de su instalación y la mano de obra requerida, el costo de ingeniería y gestión de la construcción, y el costo de los gastos del propietario, como la preparación del terreno y el seguro. Al completar las piezas faltantes para los estudios que solo habían reportado datos parciales, el investigador creó un conjunto de números completo y consistente para cada sistema de la colección.

Una vez que los datos fueron estandarizados, el estudio reveló patrones claros en cómo cambian los costos a medida que cambia el tamaño del generador. Para los generadores de diésel y de gas natural, el costo por unidad de potencia es significativamente mayor para las máquinas más pequeñas. Por ejemplo, un generador de diésel de 50 kilovatios cuesta aproximadamente 2,666 dólares por kilovatio de capacidad, mientras que una unidad de 500 kilovatios cuesta alrededor de 1,590 dólares por kilovatio. Esto significa que, a medida que la máquina se hace más grande, resulta más barato construirla por cada unidad de potencia que produce, un fenómeno conocido como economía de escala. El estudio encontró que esta tendencia también se cumple para los generadores de gas natural, aunque la diferencia es ligeramente menos dramática. Los datos también mostraron que, para sistemas muy pequeños, los costos de instalación, ingeniería y otros gastos blandos pueden superar de hecho el costo de la propia máquina, un detalle que suele pasarse por alto cuando solo se mira el precio del equipo.

La investigación también analizó cómo funcionan estas máquinas a lo largo del tiempo. El estudio reporta nuevas tasas de calor armonizadas (eficiencia térmica) y costos operativos para generadores de diésel, generadores de gas, microturbinas y celdas de combustible. Si bien el análisis cubre tanto sistemas que generan solo electricidad como aquellos que capturan el calor residual para proporcionar agua caliente o vapor, conocidos como sistemas de cogeneración (combined heat and power), los datos sobre los costos operativos variables fueron demasiado escasos para extraer conclusiones definitivas sobre cómo escalan con el tamaño. Del mismo modo, aunque se proporcionan datos de tasa de calor para todos los tamaños de sistema, el estudio no confirma una tendencia específica de que los sistemas más pequeños tengan una eficiencia menor en comparación con los más grandes; más bien, proporciona los puntos de datos subyacentes para estos atributos a través de todo el rango de capacidades. El análisis señaló que los sistemas de cogeneración son más complejos y costosos de construir porque requieren equipo adicional para gestionar el calor, pero ofrecen una mayor eficiencia general.

Uno de los resultados más significativos de este trabajo es la creación de un nuevo conjunto de sistemas "representativos". En lugar de depender de una cifra única, potencialmente obsoleta, para un generador de 500 kilovatios, el estudio proporciona un perfil detallado para sistemas de tamaños específicos, que van desde los 25 hasta los 10,000 kilovatios. Estos perfiles incluyen no solo una cifra de costo única, sino un rango de costos probables que reflejan la variación natural encontrada en el mundo real. Por ejemplo, el estudio proporciona un costo estimado de la mejor opción para un generador de gas natural de 500 kilovatios junto con un límite inferior y superior que captura la incertidumbre en los datos. Esto permite a los planificadores ejecutar simulaciones y modelos económicos con una comprensión mucho más clara de los riesgos y los costos involucrados. El estudio también observó que, para las celdas de combustible, los datos eran demasiado escasos para crear estos perfiles detallados, resaltando una brecha en el conocimiento actual que las investigaciones futuras deberán llenar.

En última instancia, este trabajo no pretende haber descubierto una nueva tecnología o haber resuelto la crisis energética. En cambio, proporciona una base de hechos fiables que otros investigadores y responsables políticos pueden utilizar. Al asegurar que todos hablen el mismo lenguaje al discutir el costo de la energía distribuida, el estudio ayuda a eliminar las conjeturas de la planificación. Los hallazgos sugieren que, si bien los generadores más pequeños son más caros por unidad de potencia, siguen siendo una herramienta crítica para la fiabilidad, y sus costos pueden predecirse con mayor exactitud que antes. Esta claridad es esencial para decidir dónde invertir en el futuro de la red eléctrica, asegurando que la transición hacia un sistema energético más descentralizado y resiliente se construya sobre datos comparables y sólidos, en lugar de informes contradictorios.