derecha|miniaturadeimagen|Un secador de ropa que utiliza un conmutador con respuesta a la demanda para reducir el pico de demanda eléctrica
La respuesta a la demanda o servicio de flexibilidad de la demanda es un cambio en el consumo de un cliente de una compañía eléctrica para un mejor ajuste a lo que otros clientes están demandando en ese momento y a la energía que está siendo producida. Se trata de una acción específica dentro del amplio campo de gestión de la demanda energética.
Hasta hace poco la energía eléctrica no podía almacenarse fácilmente, así que las compañías eléctricas tradicionalmente tratan de producir en cada momento tanta energía como la que sus clientes demandan en ese momento. Pueden hacer esto aumentando o disminuyendo la producción de sus centrales, conectando a la red centrales o desconectándolas, y comprando o vendiendo energía a otras compañías, incluso de otros países. Hay límites a lo que puede conseguirse en el lado de suministro, porque a algunas unidades de generación les puede llevar largo tiempo alcanzar la plena potencia, otras unidades pueden ser muy caras de operar, y en un determinado momento la demanda puede ser mayor que toda la potencia disponible (por ejemplo en un día de mucho calor, por los aires acondicionados). La respuesta a la demanda busca ajustar la demanda de energía en vez de la producción. Si la demanda es mayor que la producción, la red se vuelve inestable y se producen apagones, sobretensiones transitorias y toda clase de averías.
A sus clientes las compañías eléctricas pueden, de varias maneras, enviarles peticiones para que varíen su demanda. Algunas de estas maneras son: facturación en horas valle, en las que la energía es más barata, o contadores inteligentes, mediante los que se comunican a los clientes solicitudes explícitas o cambios instantáneos en el precio de la electricidad. A la compañía puede no interesarle utilizar mucho las centrales más caras, especialmente si tiene dificultad para trasladar todos los costes a los clientes, o está bajo presión pública por cobrar precios muy elevados.
El cliente puede reducir su consumo instantáneo aplazando algunas tareas que requieren grandes cantidades de energía, o puede decidir pagar un precio más alto. Algunos clientes pueden cambiar parte de su consumo a fuentes alternativas, como baterías propias o paneles solares.
Tipos Pueden definirse 3 tipos de respuesta a la demanda:
La respuesta a la demanda de emergencia se emplea para evitar interrupciones involuntarias del servicio durante períodos de escasez de suministro. La respuesta económica a la demanda consiste en favorecer que los clientes disminuyan su consumo cuando les resulta más conveniente o cuando el rendimiento económico que obtienen de esa electricidad no compensa el precio que pagan por ella. Los servicios auxiliares de respuesta a la demanda son ofrecidos específicamente por las empresas de generación para asegurar la estabilidad de la operación de la red eléctrica.
Antecedentes Según la Comisión Federal de Regulación Energética estadounidense, la respuesta a la demanda (DR por sus siglas en inglés) se define como: «Los cambios en el consumo eléctrico de los clientes finales respecto a sus patrones normales de consumo en respuesta a cambios en el precio horario de la electricidad, o en respuesta a incentivos diseñados para inducir un menor consumo cuando los precios mayoristas son más elevados o cuando está en riesgo la fiabilidad del sistema eléctrico.» La DR incluye todas las modificaciones intencionadas en los patrones de consumo para inducir clientes a cambiar las horas en las que gastan más, a cambiar el nivel de demanda instantánea, o incluso el consumo de electricidad total. Se espera que se diseñen programas DR para reducir el consumo total o trasladar una parte de las horas punta a las horas valle. La DR puede definirse como «una amplia gama de acciones por parte del cliente en respuesta a condiciones particulares dentro del sistema eléctrico (como congestión de la red en horas punta o precios altos)». La DR consigue una reducción de las puntas de consumo y puede evitar emergencias. De ahí que pueda ser, en términos coste-eficacia, una alternativa mejor que aumentar la capacidad de generación para satisfacer puntas de consumo que solo se presentan ocasionalmente. El objetivo subyacente de la DR es que los clientes se comprometan activamente a modificar su consumo en respuesta a las señales de precio que les envíe la compañía. La meta es trasladar al consumidor las previsiones de coste y disponibilidad de producción a través de señales de precio y permitir cambios dinámicos en el consumo. Por ejemplo se puede prever un día muy luminoso, de gran producción solar (barata) y buscar mayor consumo a través de precios bajos.
En las redes eléctricas, la respuesta a la demanda es similar a los mecanismos de demanda dinámica para gestionar el consumo en respuesta a las condiciones de suministro. Por ejemplo, clientes que reducen su consumo en momentos críticos (lo que se denomina "interrumpibilidad") o en respuesta a precios elevados. Description of French EJP demand reduction tariff La diferencia es que los mecanismos de respuesta a la demanda responden a peticiones explícitas para reducir el consumo, mientras que los dispositivos de demanda dinámica disminuyen pasivamente el consumo cuando perciben una sobrecarga de la red eléctrica. La respuesta a la demanda puede implicar disminuir el consumo o arrancar los generadores propios del consumidor, los cuales pueden estar conectados o no a la red eléctrica. La respuesta a la demanda también es diferente de la eficiencia energética, que significa gastar menos energía para realizar las mismas tareas. Pero al mismo tiempo, la respuesta a la demanda es un componente del consumo energético inteligente. Los otros componentes son la eficiencia energética, la gestión energética de edificios, la generación distribuida y la carga de vehículos eléctricos.
Los mecanismos actuales de respuesta a la demanda operan con clientes comerciales grandes y pequeños, así como clientes residenciales, a menudo a través del uso de sistemas de control que suprimen consumos en respuesta a una petición de la compañía eléctrica o a los precios horarios. Durante las horas punta se reducen servicios (luces, máquinas, aire acondicionado) de acuerdo a un plan de priorización de cargas. Una alternativa a la desconexión de consumos es la generación sobre el terreno para suplementar a la red eléctrica. En situaciones de alto consumo, la respuesta a la demanda puede disminuir significativamente el precio en las horas punta y, en general, la volatilidad de los precios de la electricidad.
El término "respuesta a la demanda" se utiliza generalmente para referirse a los mecanismos utilizados para animar a los clientes eléctricos a disminuir su consumo, reduciendo así la demanda máxima, demanda punta o pico de demanda. Como los sistemas eléctricos de generación y transmisión generalmente se dimensionan para corresponder a la demanda punta (más un margen para errores de previsión y acontecimientos imprevistos), disminuir la demanda punta reduce el número de centrales eléctricas que se deben construir (o la potencia que deben tener, por lo que salen más baratas) y el coste de capital de una compañía eléctrica. Sin embargo, dependiendo de la matriz de generación disponible, la respuesta a la demanda también puede usarse para aumentar el consumo (la carga) en momentos de alta producción y baja demanda. Algunos sistemas pueden fomentar el almacenamiento de energía para arbitraje entre periodos de demanda baja y alta (o de precios bajos y altos).
derecha|miniaturadeimagen|450x450px|Explicación de los efectos de la respuesta a la demanda en un gráfico precio (P)-cantidad (Q). Si la demanda (D1) es inelástica, un precio extremadamente alto (P1) puede resultar en un mercado de electricidad tensionado.Si se emplean medidas de respuesta a la demanda, la demanda se vuelve más elástica (D2), lo que resultará en un precio mucho más bajo (P2).Se estima que una reducción de la demanda de solamente el 5% resultaría en una reducción del 50% del precio durante las horas punta de la crisis de electricidad de California en 2000/2001.The Power to Choose - Enhancing Demand Response in Liberalised Electricity Markets Findings of IEA Demand Response Project, Presentation 2003 El mercado también se vuelve más resiliente a la retirada intencionada de ofertas del lado de suministro.
Motivación económica En la mayoría de los sistemas eléctricos, algunos o todos los consumidores pagan un precio fijo por cada unidad de energía que gastan independientemente de lo que ha costado producir esa energía. Este precio de consumidor puede ser establecido por el gobierno o un organismo regulador, y típicamente representa un coste medio por unidad de producción en un período de tiempo dado (por ejemplo, un año). El consumo, por tanto, no es sensible al coste de producción a corto plazo (p. ej. el coste horario). En términos económicos, el gasto energético de los consumidores es inelástico en períodos cortos de tiempo, porque los consumidores no pagan el coste real de producción. Si los consumidores tuvieran que pagar el coste de producción a corto plazo, estarían mucho más inclinados a reaccionar a las señales de precio, consumiendo menos cuando el precio fuera alto y más cuando fuera bajo.
miniaturadeimagen|Evolución del consumo eléctrico a lo largo de un día normal; la línea azul muestra el consumo real y la verde, el ideal.
En virtualmente todas los sistemas eléctricos los generadores entran en producción según orden de mérito, i.e., arrancan primero los generadores de menor coste marginal (coste variable de producción), luego los de coste medio, y así hasta que se satisface la demanda instantánea de energía. En la mayoría de sistemas eléctricos el precio mayorista de la electricidad será igual al coste marginal del generador más caro que en ese momento esté inyectando energía, el cual variará con el nivel de demanda. Por ello la variación en un período de tiempo de este precio puede ser significativa: por ejemplo, en Ontario entre agosto y septiembre de 2006, los precios mayoristas en dólares canadienses (CAD) pagados a los productores variaron de un pico de 318 CAD/MWh a un valle de - (negativo) 3,10 CAD/MWh. No es inusual que, en una misma jornada, el precio instantáneo varíe en un factor de dos a cinco debido al ciclo diario de demanda. Un precio negativo indica que los productores pagaban por suministrar electricidad a la red (y los consumidores que pagan precios en tiempo real podrían de hecho haber recibido dinero por consumir electricidad durante este periodo). Esto generalmente ocurre por la noche, cuando la demanda cae tanto que todos los generadores operan a sus niveles de producción mínimos, y algunos de ellos tienen que ser desconectados de la red y parados. El precio negativo es el aliciente para que estas desconexiones se produzcan de la manera menos costosa.
Dos estudios de la Universidad Carnegie Mellon en 2006 consideraron la importancia de la respuesta a la demanda para el sector eléctrico en términos generales y con la aplicación concreta de precios en tiempo real para los usuarios de la Interconexión PJM de la Autoridad Regional de Transmisión, que en EE. UU. surte a 65 millones de clientes con 180 gigavatios de capacidad de generación. El segundo estudio halló que incluso las pequeñas disminuciones en la demanda punta supondrían un gran ahorro para consumidores y evitarían costes adicionales de capacidad punta: una reducción de solo el 1% en la demanda punta resultaría en ahorros de 3,9 millardos de dólares estadounidenses ($) para el sistema eléctrico. Aproximadamente un 10% de reducción en la demanda punta (alcanzable según la elasticidad de la demanda al precio) produciría ahorros entre 8 y 28 millardos de $ en sistemas.