¿Cómo pueden ser negativos los precios de la energía/electricidad?

Question

Bloomberg muestra este gráfico:

Entiendo que el gráfico anterior significa que los consumidores fueron realmente pagados por usar la electricidad. (Por favor, corríjanme si me equivoco).

Me pregunto cómo es posible. ¿En qué sentido es especial el mercado de la energía/electricidad y se diferencia de otros mercados? (O quizás el mercado eléctrico alemán es especial).

Answer 1

Sí, los clientes que estaban expuestos a los precios del mercado mayorista del día anterior recibían un pago por el uso de la electricidad.

Es una combinación de varios factores diferentes lo que hace que el mercado mayorista de electricidad diario sea especial.

En primer lugar En la actualidad, muy pocos consumidores de electricidad participan directamente en ella. Por tanto, la demanda es muy ilíquida, con una elasticidad a corto plazo muy baja, y rápidamente se vuelve perfectamente inelástica.

En segundo lugar Hay muy poco arbitraje de tiempo. El mercado de la electricidad a las 05:00 y el mercado a las 1500 son dos mercados distintos: hay muy pocos arbitrajistas que puedan comprar a las 05:00 y vender a las 1500. Esto se debe a que, hasta hace poco, la recompensa por hacerlo era muy baja (más adelante se habla de esto).

En tercer lugar En el caso de que la oferta se reduzca, hay varios proveedores para los que la reducción de la oferta supondría un gasto: por lo tanto, a efectos de la compensación del mercado, tienen costes marginales negativos a corto plazo. Esto puede ocurrir de dos maneras.

1. Los generadores convencionales muy inflexibles (normalmente nucleares) no pueden subir y bajar su producción cada hora o dos, sin incurrir en costes de mantenimiento.

2. Los generadores con contratos que les permiten vender toda su producción a un precio positivo preestablecido: necesitarían que los precios al por mayor fueran negativos en una cantidad superior a la indicada para que les mereciera la pena reducir su producción.

Alemania tiene ahora una combinación tan alta de esos dos tipos de generadores, que hay momentos en que su producción combinada es mayor que el consumo interno, y es entonces cuando los precios se vuelven negativos.

En cuarto lugar Aunque Alemania comparte una red con muchos otros países de Europa continental, las oportunidades de arbitraje espacial son muy limitadas, ya que la generación total alemana es mucho mayor que la capacidad de interconexión con el resto de la red: de modo que la capacidad de interconexión limita estrictamente la cantidad de energía que se puede arbitrar con otros países en una hora comercial determinada.

Finalmente Aunque parezca extraño, estos precios negativos son algo bueno. Son una condición temporal que sólo durará un periodo de transición, a medida que los mercados eléctricos se descarbonicen. Por el momento, tenemos redes de transmisión y estructuras de mercado que fueron diseñadas para, y construidas alrededor de, proveedores excesivamente contaminantes como el carbón y el gas. Tenemos que poner fin a esa contaminación: su coste supera con creces los beneficios. Así que la industria tiene que cambiar estructuralmente, y los mercados y las redes también tendrán que cambiar.

Los generadores de carbón y gas han sido muy útiles para los mercados del día, porque pueden cambiar rápidamente la cantidad que suministran. Por eso, la casi ausencia de participación del lado del consumo no ha sido un problema en absoluto, hasta hace poco, y por eso las recompensas para los arbitrajistas eran bajas. Pero ahora hay un número creciente de horas en las que esos generadores tan flexibles ya no dominan el mercado.

A medida que avanzamos hacia una red que ya no tiene esa capacidad de respuesta del lado de la oferta, necesitamos la capacidad de respuesta de los nuevos arbitrajes y del lado de la demanda. Los periodos de precios negativos ofrecen fuertes incentivos para que esos nuevos participantes en el mercado se presenten. Y, a medida que más y más de esos nuevos participantes entren en el mercado, los precios negativos serán cada vez más raros.

Así que esto no es sólo Alemania. Ha ocurrido, y ocurrirá, en otros lugares también.

Answer 2

Como muchos han dicho antes que yo, no se puede tirar la electricidad si se produce demasiado, tiene que ir a alguna parte. Si se introduce más energía en el sistema que la resistente (o el consumo) en el sistema, es como hacer girar la bicicleta más rápido mientras se va cuesta abajo, los generadores empiezan a girar más rápido y la frecuencia aumenta por encima de los 50 Hz.

El segundo problema es que muchas centrales no pueden cerrarse. Las centrales nucleares tardan días en apagarse, las de carbón, horas. Por tanto, están dispuestas a pagar un precio casi infinito para no tener que reducir la producción a corto plazo.

Aquí está un gráfico de las curvas de oferta en el Nord Pool (el mercado de la electricidad para Noruega, Suecia, Dinamarca, Finlandia, Estonia, Lituania y Letonia) hace dos semanas, cuando el precio era especialmente bajo, sólo 4,1 EUR/MWh, durante una hora, a las 4 de la mañana, por la noche. (Puede encontrar un vídeo/animación de cómo varían las curvas de oferta en el mismo periodo en YouTube .)

Se puede ver que más de 22 000 MW (MWh/h) de la energía suministrada están dispuestos a producir energía por muy negativos que sean los precios. De ellos, unos 10.000 MW son de energía nuclear. El resto es probablemente carbón, algunas otras centrales térmicas de respuesta lenta y algunos productores que no se molestarán en ajustar su producción (pequeñas centrales eléctricas, etc.).

Ca. 10 000 de la energía suministrada, de los cuales 6200 MW son eólicos, pujan por unos 0 EUR/MWh. Dado que es imposible almacenar la energía, los productores de energía eólica y los productores de energía hidroeléctrica sin embalses están dispuestos a vender a cambio de nada, pero pueden desconectarse rápidamente si los precios se vuelven negativos. Aproximadamente 30.000 MW de la energía suministrada son energía regulable, sobre todo gas y energía hidroeléctrica de los embalses, que pujan en torno a 25-50 EUR/MWh.

Fíjese también en lo insensibles que son los consumidores a los precios. La demanda aumenta ligeramente si el precio es negativo, pero no es casi nada, sólo unos 1.000 MW.

En el caso extremo de que los precios cayeran por debajo de los 22.000 MW, se puede ver fácilmente cómo los precios se dispararían de forma extrema. En el mercado nórdico(*), donde gran parte de la producción es hidroeléctrica regulable, esto es muy poco probable.

Precio al contado y potencia así en Alemania diciembre 2017

El problema en Alemania tiene dos vertientes. En primer lugar, tienen mucha más energía nuclear, carbón, pequeños productores de energía y otras fuentes de energía no reguladas, que en el mercado nórdico. Así que cuando la demanda de energía es baja y el viento de repente empieza a soplar y genera el 80% de la energía necesaria, como ocurrió en la víspera de Navidad de 2017 (ver gráfico), se obtiene demasiada energía.

Sin embargo, normalmente se espera que los productores de energía eólica apaguen sus turbinas cuando el precio se vuelve negativo. El problema es que, según he entendido, a los productores de renovables se les garantiza un precio mínimo por cada unidad de energía producida. Así que en lugar de ofertar 0 EUR/MWh, ellos también ofertan infinitos precios negativos. Sólo cuando el precio al contado es negativo durante más de seis horas, los productores de energía renovable ya no tienen garantizado el precio mínimo.

(*) Para algunas zonas de precios individuales en el mercado nórdico, como Dinamarca, es más probable con precios negativos. Sin embargo, los datos sobre las curvas de oferta de las zonas de precios individuales no están disponibles públicamente.

Answer 3

Básicamente, los precios negativos reflejan que se produce más electricidad de la que pide el mercado. En todos los demás mercados, esto no es un problema, ya que se puede negar a vender, pero en el caso de la electricidad, tiene que haber un equilibrio. No se puede apilar la electricidad en un almacén.

Para dar un poco de información de fondo, tomemos como ejemplo Nord Pool Spot: Cada día, a las 12 CET, los proveedores y consumidores presentan ofertas de venta y compra de electricidad por MWh al día siguiente (a partir de las 00:00). Enlace a Nord Pool Spot

Estas ofertas de los proveedores se pueden dividir en varias partes. Que son (en precio creciente): producción forzada, energía eólica, de gas, de petróleo y de carbón. Se puede pensar que los proveedores venden primero la electricidad de la producción forzada, luego la eólica, etc. Cuanto más cara sea la producción para los proveedores, mayor será el coste por MWh.

La energía eólica es el punto cero. Una vez que el molino de viento está en marcha, su uso es (para simplificar) gratuito, y se puede apagar si es necesario. En otras palabras, regalar energía eólica es una oportunidad perdida, pero no incluye costes adicionales para el proveedor.

En el negativo, tenemos la producción forzada, esto puede venir de @EnergyNumbers, tercer punto. Si es más costoso reducir la producción de una planta que pagar a alguien para que la tome, se prefiere hacer esto.

Algo que no se menciona es que las plantas suelen proporcionar también agua caliente. Sin embargo, en las plantas más antiguas, el generador siempre está acoplado a la salida de la planta. Por lo tanto, a veces tienen que encender una planta para producir agua caliente, y por lo tanto también energía eléctrica al mismo tiempo, dándoles una producción forzada. A menudo el uso es lo suficientemente alto como para soportar la producción forzada, pero a veces no es así y se tienen precios negativos.

Answer 4

Esto refleja el problema del almacenamiento de la electricidad. En el caso de la mayoría de los productos básicos, hay alguna forma de almacenarlos para cubrir las necesidades futuras, pero en general esta opción no es tan fácil en el caso de la electricidad.

Por supuesto, el almacenamiento es posible. Tradicionalmente esto ha sido en forma de hidroeléctrica de bombeo almacenamiento, donde la electricidad "gratuita" se utiliza para bombear el agua cuesta arriba. En general, existen otras formas de almacenamiento posibles y Tesla tiene previsto contribuir con su Powerwall y Powerpack proyectos.

Cuando el almacenamiento en la red se generalice, es posible que ya no se produzcan picos de precios negativos de la electricidad. Los picos de precios seguirán produciéndose, pero el almacenamiento puede limitar el alcance de esos picos, tanto en sentido positivo como negativo. Por el momento, sin embargo, son esos picos negativos los que permiten que los sistemas de bombeo hidráulico, más bien ineficientes, sean rentables.