Planning of generation mix and system costs in the Canary Islands

Abstract

El Trabajo de Fin de Máster se enfoca en la planificación del mix energético de la isla de Tenerife para los años 2030 y 2040, con el objetivo de contribuir a la descarbonización de la isla, cumpliendo con los requisitos esenciales del sistema, como la penetración de energías renovables y la seguridad del suministro. El estudio se ha centrado en dos variables clave: la penetración de energías renovables en el sistema eléctrico y el porcentaje de vertido asociado. El análisis comienza con un estudio detallado de la situación actual del sector eléctrico en Canarias, caracterizado por una alta dependencia de fuentes térmicas convencionales. A partir de este análisis, se desarrollan y comparan varios escenarios de mix energético futuro, cada uno con distintos niveles de integración de energías renovables y capacidades de almacenamiento. Estos escenarios se han evaluado en función de la penetración de renovables y el vertido asociado, y se ha realizado una simplificación de los costos totales asociados a uno de los escenarios. Una de las principales conclusiones del trabajo es la identificación de un nivel de saturación en la capacidad instalada de energías renovables, a partir del cual un aumento adicional de capacidad no necesariamente contribuye a la descarbonización del sistema. Este resultado subraya la importancia de una planificación estratégica que no solo busque cumplir los objetivos de transición energética, sino que también considere el impacto de los vertidos asociados. Además, se destaca el papel crucial de las instalaciones de almacenamiento, que son fundamentales no solo para gestionar la intermitencia de las energías renovables, sino también para proporcionar estabilidad al sistema y maximizar los recursos disponibles. El TFM emplea análisis horarios detallados, que incluyen patrones de producción de energías renovables y de demanda eléctrica, así como modelos que consideran el impacto del almacenamiento en la integración de energías renovables.

The Master's Thesis titled "Planning of Generation Mix and System Costs in the Canary Islands" focuses on the energy mix planning for the island of Tenerife for the years 2030 and 2040, with the goal of contributing to the island's decarbonization while meeting essential system requirements such as renewable energy penetration and security of supply. The study has concentrated on two key variables: the penetration of renewable energy into the electrical system and the associated curtailment share. The analysis begins with a detailed study of the current state of the electricity sector in the Canary Islands, characterized by a high dependence on conventional fossil-fuel sources. Based on this analysis, several future energy mix scenarios are compared, each with different levels of renewable energy integration and storage capacity. These scenarios have been evaluated in terms of renewable energy penetration and the associated curtailment. Additionally, a cost simplification model has been conducted for one of the scenarios. One of the main conclusions of the work is the identification of a saturation level in the installed renewable energy capacity, beyond which additional capacity does not necessarily contribute to the system's decarbonization. This finding underscores the importance of strategic planning that not only aims to meet energy transition goals but also considers the impact of associated curtailments. Additionally, the crucial role of storage facilities is highlighted, as they are essential not only for managing the intermittency of renewable energy but also for providing system stability and maximizing the usage of available resources. The Master Thesis employs detailed hourly analyses, including patterns of renewable energy production and electricity demand, as well as models that consider the impact of storage on the integration of renewable energy.