Tecnología grid forming en plantas fotovoltaicas y sistemas BESS

Tecnología grid forming en plantas fotovoltaicas y sistemas BESS

1. Introducción: por qué hablamos de grid forming ahora

En los últimos años, los sistemas eléctricos han experimentado una transformación profunda: la sustitución progresiva de centrales síncronas térmicas e hidráulicas por generación renovable conectada a través de electrónica de potencia (eólica, fotovoltaica y BESS) ha reducido de forma significativa la inercia natural de los sistemas de potencia.

Esta caída de inercia se traduce en mayor Rate of Change of Frequency (RoCoF) y en menor margen para absorber perturbaciones sin comprometer la estabilidad, como han mostrado distintos estudios de ENTSO‑E y episodios reales de eventos de frecuencia y apagones como el caso de España y Portugal, y otros sistemas con alta penetración de recursos renovables.

Hasta ahora, la respuesta típica a este problema ha sido mantener un volumen mínimo de generación síncrona en servicio (must‑run), instalar condensadores síncronos o contratar servicios de frecuencia más exigentes, soluciones que tienen un coste elevado y son difíciles de escalar en un contexto de descarbonización acelerada.

Paralelamente, el despliegue masivo de sistemas de almacenamiento en baterías (BESS) y la creciente participación de plantas fotovoltaicas en servicios de red han demostrado que los recursos basados en electrónica de potencia pueden ir más allá del esquema clásico grid‑following que simplemente “lee” la red y ajusta su corriente: con los controles adecuados, estos convertidores pueden comportarse como verdaderas fuentes de tensión, aportando inercia sintética, black‑start y estabilidad en redes débiles.

Esta nueva familia de estrategias de control, agrupadas bajo el término grid forming, está pasando de ser un tema de I+D y proyectos piloto a convertirse en un requisito regulatorio en varios mercados (Europa, Chile, Italia, etc.) y en un elemento central de la planificación de nuevos proyectos BESS y FV de gran escala.

En este contexto, resulta necesario un análisis técnico y regulatorio específico sobre los convertidores grid forming aplicados a sistemas de almacenamiento y plantas fotovoltaicas: qué son, cómo difieren de los esquemas grid‑following tradicionales, cuál es su encaje en los códigos de red actuales y futuros y qué implicaciones técnicas, económicas y de bancabilidad tienen para promotores, financiadores y operadores de sistema.

2. De grid‑following a grid‑forming: idea básica

Antes de entrar en detalle conviene fijar una imagen mental sencilla:

Un convertidor gridfollowing (GFL) se comporta como un músico que sigue al director: escucha el “tempo” (frecuencia) y el “tono” (tensión) que marca la orquesta (la red) y ajusta su interpretación (corriente inyectada) para acompañar.

Un convertidor gridforming (GFM) se comporta como el propio director de orquesta: marca el tempo y la tonalidad, y el resto de músicos (otros convertidores o cargas) lo siguen. Puede incluso empezar a tocar cuando la sala está en silencio (blackstart).

  • Un GFL se concibe y controla como una fuente de corriente que sincroniza su salida con la tensión y frecuencia ya existentes en la red, usando típicamente un PhaseLocked Loop (PLL). Si la red desaparece o se vuelve demasiado débil, el convertidor pierde su referencia y no puede mantener por sí mismo tensión y frecuencia; en la práctica se desconecta o limita fuertemente su potencia. En estos casos, el convertidor se limita a cumplir los requisitos de fault ridethrough (FRT) definidos en el código de red, pero no “intenta” estabilizar la tensión o la frecuencia más allá de esos mínimos.
  • Un GFM se concibe y controla como una fuente de tensión detrás de una impedancia, que establece localmente la referencia de tensión y frecuencia, modulando su salida mediante leyes de droop P-f y Q-V o esquemas tipo máquina síncrona virtual de modo que comparte carga con otros recursos y aporta inercia sintética y amortiguamiento frente a perturbaciones. Puede operar en isla, arrancar una red apagada (black‑start), soportar redes débiles y servir como referencia para otros convertidores GFL que se sincronicen a él.

 

Consecuencias prácticas para una planta FV:

  • Puede contribuir al control de frecuencia y tensión de forma similar a una central síncrona, incluyendo rampas controladas, reserva y respuesta inercial rápida.
  • Puede seguir operando con altos niveles de penetración renovable incluso cuando la generación síncrona es baja, aportando potencia de cortocircuito limitada pero controlada y mejorando la estabilidad angular y de tensión del sistema.

En sistemas de almacenamiento con baterías de ion‑litio, el convertidor GFM se ubica entre el bus de continua del BESS y la red de alterna (MT/AT), con la ventaja añadida de que la potencia activa disponible no depende de un recurso primario variable sino del estado de carga de la batería.

 

En términos operativos, un BESS GFM bien dimensionado puede:

  • Operar en isla y realizar black‑start de un complejo industrial, una microrred o incluso una subred de transporte, asumiendo el papel de “central de referencia”.
  • Aportar inercia sintética en escalas de tiempo de decenas de milisegundos, reduciendo el RoCoF y mejorando la estabilidad de frecuencia frente a grandes desequilibrios generación‑carga.
  • Estabilizar redes débiles (bajo SCR) donde los GFL clásicos muestran problemas de estabilidad angular y de control del PLL, actuando como “ancla” de tensión y frecuencia en el nodo.
Grid Following (GFL) Grid Forming (GFM)
Comportamiento Fuente de corriente sincronizada por PLL Fuente de tensión con impedancia
Dependencia de red Requiere red fuerte y estable para operar Puede crear red local, operar en isla y black-start
Inercia Carece de inercia intrínseca Emula inercia y amortiguamiento (VSM, dVOC, droop avanzado)
Redes débiles (bajo SCR) Problemas de estabilidad y de PLL Mejora estabilidad en bajo SCR
Comportamiento en fallos Corriente limitada; sigue la red (FRT clásico) Corriente limitada, pero con control explícito de tensión y fase
Complejidad de control Menor, esquemas muy maduros Mayor; fuerte interacción entre lazos internos y dinámica de red

3. Estado regulatorio y posibles retos en la implantación de grid forming

A día de hoy, la regulación específica sobre convertidores grid forming está en diferentes fases de madurez según el país, pero la tendencia general es clara: pasar de documentos técnicos y consultas, a requisitos obligatorios para nueva generación renovable y sistemas de almacenamiento de cierto tamaño.

En esta sección se resumen brevemente los avances más relevantes en España, Italia y Chile, y se encuadra su situación dentro del contexto europeo y de otros países de la región. De igual modo, es también relevante mencionar los casos de Australia y Reino Unido, donde la regulación a efectos de Grid Forming se encuentra en un estado más avanzado.

España
El caso español es especialmente relevante por tres motivos: es un sistema prácticamente isla desde el punto de vista eléctrico (interconexiones limitadas respecto al tamaño de la demanda), tiene récords de penetración renovable instantánea muy altos y ya ha sufrido un gran apagón asociado, entre otros factores, a problemas de estabilidad en un contexto de baja inercia.

El apagón del 28 de abril de 2025 en la península ibérica es un ejemplo claro de por qué el debate sobre grid forming no es académico. El informe de ENTSO-E atribuye el colapso a una combinación de oscilaciones, deficiencias en el control de tensión y potencia reactiva, reducciones rápidas de generación y desconexiones en cascada, que desembocaron en un fallo generalizado en España y Portugal. Análisis posteriores destacan que la alta proporción de generación no síncrona online y el déficit de inercia hicieron que la frecuencia y las tensiones se descontrolaran demasiado rápido para que los esquemas de protección actuaran de forma ordenada. Este tipo de eventos es precisamente el que la combinación de BESS y plantas renovables con capacidad grid forming pretende mitigar.

En respuesta a este contexto, Red Eléctrica de España (REE) ha publicado la “Especificación Técnica de Capacidades Grid Forming (ET-GFM)”, basada en los informes técnicos de ENTSO-E sobre GFM y en la propuesta de NC RfG 2.0 europea. La ET-GFM propone una definición funcional de comportamiento grid forming para módulos de parque eléctrico y de almacenamiento, incluyendo control de tensión y frecuencia, emulación de inercia, soporte de tensión ante huecos y capacidad de black-start, manteniendo un enfoque tecnológicamente neutro. De momento no es de obligado cumplimiento, pero está pensada como referencia para futuros requisitos vinculantes y para facilitar, cuando sea posible, el retrofit de plantas existentes GFL mediante reconfiguración de firmware.

La CNMC, por su parte, ha aprobado nuevas especificaciones de detalle para el acceso a red de demanda y almacenamiento que obligan a REE a crear un grupo de trabajo con representantes del sector y tecnólogos para definir cómo integrar normativamente la tecnología grid forming aplicada a generadores, almacenamiento y consumidores. Es decir, hay un proceso institucional en marcha, con mandato explícito, para traducir el concepto GFM en requisitos de conexión.

En paralelo, el Estado ha empezado a utilizar la palanca de las ayudas públicas para empujar estas capacidades. La convocatoria del PERTE de hibridación de almacenamiento FTM del IDAE exige a los proyectos beneficiarios demostrar capacidad de black-start y realizar simulaciones EMT como parte de su justificación técnica, siendo el black-start una de las capacidades distintivas de los inversores grid forming.

En la convocatoria de ayudas del IDAE para proyectos innovadores de almacenamiento energético con fondos FEDER, los “convertidores grid forming” se mencionan de forma explícita entre las tecnologías de electrónica de potencia innovadoras que puntúan en la valoración, junto con otras como los ultracondensadores o los volantes de inercia. Esto refuerza la idea de que, más allá de la ET‑GFM de REE, el propio Estado español ya está utilizando los criterios de financiación pública para acelerar la adopción de capacidades grid forming en los nuevos proyectos.

Finalmente, REE está reforzando la estabilidad de los sistemas no-peninsulares mediante la instalación de condensadores síncronos en Baleares y Canarias como solución de inercia y cortocircuito a corto plazo, mientras se incrementa la penetración renovable. Esto subraya que el problema de baja inercia no es una hipótesis futura: ya se está abordando con inversiones tangibles, y la siguiente etapa natural es que parte de ese papel lo asuman baterías y plantas renovables con inversores grid forming.

Chile
En Chile, el Coordinador Eléctrico Nacional ha publicado requisitos técnicos mínimos para recursos basados en inversores (IBR) que distinguen entre esquemas grid‑following y grid‑forming, y establece criterios de pruebas y simulaciones para validar las capacidades GFM, en línea con mejores prácticas internacionales.

La Comisión Nacional de Energía (CNE) está trabajando además en exigencias regulatorias para asegurar niveles mínimos de inercia y potencia de cortocircuito en el sistema, donde los BESS grid forming aparecen como una pieza clave.

Italia
En Italia, Terna ha desarrollado anexos específicos del Grid Code (por ejemplo, A.68 para FV y A.79 para almacenamiento) que recogen ya hoy funciones avanzadas de soporte de tensión, regulación de frecuencia, POD y black‑start para plantas basadas en inversores.

Sobre esa base, el operador ha lanzado una consulta específica sobre capacidades grid forming para fabricantes y promotores, con el objetivo de concretar requisitos GFM y alinearse con el futuro NC RfG 2.0 europeo.

Australia
Australia es uno de los sistemas más avanzados en la integración de baterías grid forming. ARENA (Australian Renewable Energy Agency) ha financiado una cartera específica de proyectos GFM (unos 430 MW repartidos en cinco baterías a gran escala) y ha publicado una serie de informes donde se documentan su comportamiento en servicio, los retos de conexión y las lecciones regulatorias y comerciales extraídas. Estos proyectos han obligado a adaptar las National Electricity Rules (NER), introduciendo cambios de acceso que facilitan la conexión de inversores grid forming y reconocen explícitamente su capacidad para proporcionar inercia sintética y “system strength”. Australia se usa ya como referencia internacional de cómo combinar pilotos GFM, reforma del código de red y contratación de servicios de estabilidad para avanzar hacia un sistema con muy alta penetración renovable.

Reino Unido
En Gran Bretaña, National Grid ESO y Ofgem han incorporado la “Grid Forming Capability” de forma explícita en el Grid Code a través de la modificación GC0137, que define por primera vez unos requisitos mínimos de comportamiento para plantas grid forming y los integra en las condiciones de conexión, el proceso de cumplimiento y los datos de planificación. Paralelamente, los programas Stability Pathfinders han servido como banco de pruebas comercial: se han contratado unos 36 GVA·s de inercia equivalente mediante una combinación de condensadores síncronos y BESS con inversores grid forming, lo que cubrirá alrededor de un tercio de la necesidad mínima de inercia del sistema británico cuando estén totalmente operativos. El Reino Unido es, por tanto, un ejemplo de cómo pasar de especificaciones técnicas y pilotos a requisitos de código y contratos de largo plazo para capacidades grid forming.

A partir de estos casos y de la información disponible para otros países, se puede resumir el estado actual de la siguiente forma:

País / Región Situación normativa GFM Comentario breve
Unión Europea (NC RfG 2.0) Código europeo en revisión para introducir requisitos GFM obligatorios ENTSO E y la Comisión preparan NC RfG 2.0 y documentos de implementación que harán obligatoria la capacidad grid forming para nuevos módulos de parque eléctrico y BESS de mayor tamaño
España Especificación técnica ET-GFM publicada por REE (no aún plenamente obligatoria) Documento técnico de referencia que define funcionalidades GFM para renovables y BESS; se usará como base para futuros requisitos vinculantes ligados a NC RfG 2.0
Italia Anexos de Grid Code avanzados y consulta específica GFM El Grid Code ya exige funciones avanzadas a FV y BESS; Terna consulta a la industria para formalizar requisitos GFM explícitos sobre esa base
Polonia Aún sin anexo nacional GFM detallado; alineamiento con NC RfG 2.0 Se aplican NC RfG 1.0 y borradores de RfG 2.0; la discusión industrial asume que los requisitos GFM se incorporarán en próximos desarrollos del código de conexión
Rumanía Foco actual en reglas de conexión y capacidad de red; GFM pendiente de incorporación explícita ANRE y Transelectrica han reformado los mecanismos de asignación de capacidad; la trasposición de NC RfG 2.0 obligará a introducir requisitos concretos para inversores y BESS GFM
Chile Requisitos mínimos para IBR con distinción GFL/GFM en elaboración El Coordinador ha definido requisitos y procedimientos de pruebas para tecnologías GFM; la CNE trabaja en exigencias de inercia y cortocircuito donde los BESS GFM juegan un rol relevante
Australia National Electricity Rules (NER) actualizadas para conexión GFM e inercia sintética Código de red reformado para reconocer aportación de GFM a estabilidad y servicios de red ARENA ha financiado 430 MW en cinco baterías GFM y ha adaptado las reglas de acceso para reconocer su capacidad de aportar inercia sintética y "system strength".
Reino Unido Grid Code modificación GC0137 con requisitos mínimos de "Grid Forming Capability" para nuevas plantas Stability Pathfinders han contratado 36 GVA·s de inercia equivalente (1/3 de la necesidad mínima del sistema) mediante BESS GFM y condensadores síncronos.

Aunque el impulso regulatorio es claro, la implantación efectiva de proyectos grid forming se enfrenta a varios retos comunes en todos estos mercados:

  • Madurez tecnológica y modelado: los controles GFM son más complejos que los esquemas GFL tradicionales y requieren modelos EMT detallados, bancos de pruebas HIL y validaciones extensivas para garantizar un comportamiento robusto en redes reales.
  • Claridad regulatoria y de remuneración: en muchos casos aún no están completamente definidos ni los parámetros exactos de los requisitos GFM ni los mecanismos de remuneración por servicios de estabilidad (inercia sintética, FFR, black‑start, POD), lo que introduce incertidumbre en los modelos de negocio.
  • Integración sistema‑activo: la coexistencia de generación síncrona residual, convertidores GFL y nuevos recursos GFM obliga a un rediseño progresivo de protecciones, esquemas de control jerárquico y estrategias de operación, especialmente en redes débiles o muy malladas.
  • Impacto en CAPEX/OPEX y bancabilidad: la necesidad de sobredimensionar convertidores y BESS, así como de acometer estudios avanzados y procesos de certificación más exigentes, incrementa el coste de proyecto; este sobrecoste debe compensarse con ingresos adicionales o con una percepción de menor riesgo sistémico por parte de financiadores y offtakers.

4. Implicaciones económicas y de bancabilidad del Grid Forming

Para un promotor o financiador, la pregunta clave no es solo si el grid forming es técnicamente posible, sino cuánto cuesta, qué ingresos adicionales puede capturar y qué riesgo asume si no se anticipa a los cambios regulatorios.

En un BESS típico, el sistema de conversión de potencia (PCS/inversor) representa una fracción relevante del coste de hardware, siendo el resto principalmente baterías y obra eléctrica. Los inversores con funcionalidades grid forming incorporan controles y protecciones más avanzados, lo que históricamente suponía un pequeño sobrecoste frente a los PCS grid-following. Algunos análisis recientes para Europa estiman un incremento de hasta un 5 % en el CAPEX del propio inversor cuando se opta por versiones GFM, lo que se traduce en un impacto del orden de 1–2 % sobre el CAPEX total del BESS en muchos casos. Al mismo tiempo, en mercados maduros como Australia se empieza a considerar que el coste de un PCS GFM es ya prácticamente equivalente al de uno GFL cuando se tienen en cuenta los ahorros en refuerzos de red y cargos por debilidad de sistema.

En el lado de los ingresos, existen ya productos y contratos que remuneran explícitamente la capacidad de aportar inercia sintética, cortocircuito o estabilidad en redes débiles. En Australia, Hornsdale Power Reserve ha demostrado que un gran BESS puede reducir de forma muy significativa los costes de estabilización del sistema a la vez que genera ingresos relevantes combinando servicios de frecuencia (FCAS) y arbitraje energético. En el Reino Unido, el programa Stability Pathfinders de National Grid ESO ha adjudicado cientos de millones de libras en contratos para servicios de estabilidad (inercia, cortocircuito, soporte de tensión), incluyendo varios BESS con inversores grid forming en Escocia. En Alemania, los TSOs han lanzado productos específicos de inercia que remuneran con del orden de varios miles de euros por MW y año a las baterías con inversores GFM capaces de emular inercia de forma fiable.

El otro lado de la ecuación es el coste de no anticiparse. La revisión del código europeo NC RfG 2.0 y documentos como la ET-GFM de REE apuntan a que la capacidad grid forming será obligatoria, al menos, para determinados módulos de parque eléctrico y sistemas de almacenamiento de cierto tamaño en un horizonte de pocos años. Proyectos diseñados hoy solo como GFL podrían enfrentarse en el futuro a requisitos de retrofit o limitaciones para acceder a ciertos productos de red o mercados de servicios de estabilidad, con costes de adaptación potencialmente más altos que si se hubieran previsto desde el diseño. Desde el punto de vista de bancabilidad, algunos financiadores empiezan a valorar positivamente que un proyecto BESS o híbrido FV+BESS incorpore desde el inicio capacidad grid forming cuando permite conectarse en nodos débiles o abre la puerta a contratos de estabilidad ya existentes.

En términos prácticos, los escenarios de retrofit pueden ir desde actualizaciones de firmware y nuevas pruebas de conformidad sobre equipos ya instalados (en aquellos casos en los que el fabricante ha previsto modos avanzados de control y la planta dispone de margen térmico y de corriente suficiente) hasta actuaciones mucho más invasivas que implican sustituir el PCS, modificar obra eléctrica o aceptar una reducción de vida útil o de capacidad utilizable del activo. Cuanto más ajustado haya sido el diseño original (por ejemplo, en términos de sobredimensionamiento del inversor, margen térmico o espacio en celdas), mayor es el riesgo de que el retrofit se parezca más a un repowering que a una simple actualización, con el consiguiente impacto en CAPEX y en la disponibilidad del activo durante las obras.

Desde la perspectiva de los financiadores, la fotografía actual es dual: hoy por hoy la mayoría de bancos y fondos sigue financiando proyectos diseñados como grid‑following siempre que cumplan el código de red vigente y no se identifiquen riesgos específicos de estabilidad en los estudios de conexión. Sin embargo, en operaciones de due diligence avanzadas ya empieza a ser habitual que los asesores técnicos analicen explícitamente la capacidad del activo para adaptarse a futuros requisitos grid forming (por ejemplo, verificando si el PCS dispone de modos GFM, si el layout y los transformadores admiten sobredimensionamiento futuro o si el promotor tiene una hoja de ruta clara de retrofit), y esa lectura cualitativa empieza a reflejarse en el apetito de riesgo, en la valoración de escenarios “merchant” y en la preferencia por activos considerados “future‑proof”.

En resumen, el sobrecoste técnico del grid forming parece estar convergiendo hacia un rango moderado, mientras que los riesgos de no incorporarlo (perder acceso a mercados de estabilidad, afrontar retrofits forzosos o no cumplir futuros códigos de red) tienden al alza.

Las referencias actuales sobre volúmenes contractuales se traducen en señales de precio significativas. En el caso británico, el primer paquete de contratos de Stability Pathfinders movilizó en torno a 328 millones de libras en pagos por inercia y cortocircuito durante la vigencia de los contratos, con una parte relevante adjudicada a activos de nueva construcción, incluidos BESS con inversores grid forming. En Australia, análisis de mercado muestran que, solo en julio‑agosto de 2025, los precios medios diarios del servicio Very Fast FCAS “Lower 1 Second” en Australia del Sur superaron los 300 AUD/MWh en múltiples días, concentrando más de la mitad de los ingresos de baterías como Hornsdale o Torrens Island en ese periodo. Son órdenes de magnitud que ilustran que los servicios de estabilidad ya representan una fuente de ingresos material para los proyectos mejor posicionados.

5. Proyectos de referencia

Aunque la tecnología grid forming está todavía en fase de despliegue, ya existen proyectos reales que permiten aterrizar su potencial y sus implicaciones económicas.

• Hornsdale Power Reserve (Australia).

El “Tesla Big Battery” de Hornsdale, en Australia del Sur, se puso inicialmente en marcha como un BESS grid‑following de 100 MW / 129 MWh y se amplió en 2019 hasta 150 MW / 194 MWh para demostrar servicios de inercia sintética y respuesta de frecuencia muy rápida. Diversos análisis estiman que en su primer año de operación redujo del orden de 40 millones de dólares australianos los costes de estabilización del sistema, al sustituir parte de los servicios de regulación prestados por generación convencional. Entre la puesta en servicio y finales de 2019 generó aproximadamente 50 millones de dólares australianos en ingresos combinando servicios de frecuencia (FCAS) y arbitraje energético, actuando como “proof of concept” de que un gran BESS puede ser rentable prestando servicios de estabilidad. La ampliación HPRX añadió un modo de control tipo máquina síncrona virtual (Virtual Machine Mode) que emula inercia y ha demostrado la capacidad de aportar varios cientos de MW·s de inercia sintética al sistema de Australia del Sur.

• Stability Pathfinders (Reino Unido).

National Grid ESO ha lanzado varios programas “Stability Pathfinders” para contratar inercia, nivel de cortocircuito y soporte de tensión a nuevas tecnologías. En la Fase 2, centrada en Escocia, se adjudicaron diez contratos, de los cuales cinco correspondieron a sistemas BESS equipados con inversores grid forming (por ejemplo, Blackhillock 200 MW / 400 MWh, Kilmarnock South 200 MW / 400 MWh o Coylton 19 MW). Estos activos aportarán del orden de 6,7 GVA·s de inercia equivalente al sistema escocés y se consideran algunas de las primeras aplicaciones a gran escala de inversores grid forming conectados a la red de transporte en Europa. En conjunto, las distintas rondas de Pathfinders han movilizado en torno a 300–330 millones de libras en contratos de estabilidad, lo que da una idea del valor económico que los TSOs empiezan a asignar a estos servicios.

• ViSync en Lanzarote–Fuerteventura (Islas Canarias).

En el proyecto ViSync, la filial tecnológica de REE (Elewit) y su participada Hesstec están desarrollando en Lanzarote un sistema híbrido de almacenamiento que combina un compensador síncrono virtual de 18,8 MVA con una solución híbrida de 16 MW basada en baterías de ion‑litio y ultracondensadores. El sistema está diseñado para operar en modo síncrono grid forming y proporcionar estabilidad de tensión y frecuencia al conjunto del sistema Lanzarote–Fuerteventura, uno de los primeros casos en el mundo donde un sistema de almacenamiento híbrido pasa a desempeñar funciones equivalentes a las de un compensador síncrono clásico. Este tipo de proyectos insulares muestra cómo las capacidades GFM pueden permitir incrementar la penetración renovable sin comprometer la seguridad de suministro en redes con muy baja inercia.

• Baterías y servicios DS3 en Irlanda.

Irlanda ha impulsado el despliegue de BESS a través del programa DS3 (“Delivering a Secure, Sustainable Electricity System”), que contrata servicios de respuesta rápida de frecuencia y reservas para operar el sistema con hasta un 75 % de generación renovable instantánea. Proyectos como Kilathmoy (11 MW / 5,6 MWh) y Kelwin‑2 (26 MW), desarrollados por Statkraft, han demostrado en eventos reales de subfrecuencia la capacidad de inyectar potencia en menos de 200 milisegundos, estabilizando la red durante uno de los eventos de frecuencia baja más prolongados de los últimos años. Las baterías contratadas bajo DS3 reciben pagos fijos por una cesta de servicios (incluyendo FFR de 0,1–10 segundos), lo que ha creado un caso de negocio claro para storage orientado a servicios de estabilidad más que solo a arbitraje energético.

• Microred de Wildpoldsried (Alemania).

En la localidad bávara de Wildpoldsried, Siemens y varios socios implementaron dentro del proyecto IREN2 una microred capaz de operar en isla alimentada exclusivamente por generación renovable distribuida (fotovoltaica, biogás, etc.), utilizando electrónica de potencia avanzada y estrategias de control tipo grid forming En este demostrador se consiguió desacoplar una parte de la red de baja tensión del sistema principal y mantener un funcionamiento estable en modo isla, validando bajo condiciones reales que un conjunto de inversores controlados adecuadamente puede asumir el papel de “columna vertebral” de tensión y frecuencia en ausencia de máquinas síncronas.

En conjunto, estos proyectos (y otros similares en Azores, Creta o Cerdeña) muestran que el grid forming ha pasado de ser un concepto de laboratorio a una herramienta que ya se está utilizando para operar redes débiles, sistemas insulares y zonas con muy alta penetración renovable, con contratos y flujos de ingresos que empiezan a ser significativos.

6. Conclusión

La tecnología grid forming está dejando de ser un concepto de laboratorio para convertirse en uno de los pilares de la red eléctrica del futuro, especialmente en sistemas con alta penetración de recursos basados en inversores y niveles decrecientes de inercia síncrona.

Para las plantas fotovoltaicas y los sistemas BESS, esto supone pasar de un rol pasivo de “seguidor de red” a un rol activo de “formador de red”, capaz de aportar inercia sintética, estabilidad de tensión y servicios avanzados como black‑start o islanding controlado. El coste y la complejidad de diseño aumentan, pero también lo hace el valor potencial que estos activos pueden capturar a través de nuevos productos de mercado y de una mayor relevancia sistémica.

Desde el punto de vista de promotores e inversores, los elementos clave en los próximos años serán:

  • Entender qué requisitos grid forming serán exigibles en cada país y en cada ventana temporal, y cómo afectan al diseño técnico de los proyectos (inversores, BESS, estrategias de control y reserva de capacidad).
  • Integrar estos requisitos en los modelos económico‑financieros, cuantificando de forma realista tanto los sobrecostes (CAPEX/OPEX adicionales) como los ingresos potenciales por servicios de estabilidad y la mejora en la percepción de riesgo del activo.
  • Gestionar la transición tecnológica sin sobre reaccionar: identificar qué proyectos deben ser GFM desde el inicio y cuáles pueden seguir operando bajo esquemas GFL robustos, en función de su ubicación en red, su tamaño y el calendario regulatorio.

En este contexto, una consultoría técnica independiente puede aportar valor en tres niveles muy concretos:

  • Traducción regulatoria a especificaciones de proyecto: interpretar códigos de red, ET‑GFM, anexos de Grid Code y borradores de NC RfG 2.0, y convertirlos en requisitos claros para pliegos de compra de inversores y BESS, estudios de conexión y acuerdos contractuales.
  • Revisión técnica y de riesgos: analizar diseños de control GFM, modelos de fabricante y resultados de simulaciones, identificando riesgos técnicos y de integración en red que puedan afectar a la disponibilidad, al cumplimiento regulatorio o a la bancabilidad del proyecto.
  • Acompañamiento estratégico: ayudar a promotores, utilities y financiadores a decidir en qué proyectos tiene sentido apostar ya por grid forming, cómo estructurar carteras híbridas GFL/GFM y cómo posicionarse para capturar los nuevos productos de estabilidad que irán apareciendo en cada mercado.

De esta manera, la tecnología grid forming deja de ser un “riesgo difuso” ligado a la electrónica de potencia y se convierte en una oportunidad concreta para construir activos renovables y de almacenamiento más resilientes, con un encaje sólido tanto en el sistema eléctrico como en los modelos de financiación a largo plazo.

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Qué nuevos modelos contractuales propician las baterías en el mundo renovable

Nuevos modelos contractuales que propician las baterías en el mundo renovable

Durante años, el mercado renovable vivió cómodo con un modelo de negocio bien definido: el propietario de un parque solar o eólico firmaba un PPA (Power Purchase Agreement) y vendía su energía a largo plazo. Bajo ese esquema el comprador asegura precio y origen renovable y el promotor (propietario) asegura ingresos y financiación. Pero el mundo ha cambiado: con la alta penetración renovable han surgido los vertidos (curtailment), y las denominadas horas de “precio cero”, acompañadas de spreads de precio intradiarios más agresivos, los cuales han puesto en primer plano una pregunta incómoda: ¿qué vale realmente un MWh si llega justo cuando el mercado está saturado?

Y en este contexto es donde surgen las baterías, coincidiendo justo cuando su precio de compra alcanza mínimos históricos. Con un BESS (Battery Energy Storage System), la energía deja de ser “lo que sale de la planta renovable” y pasa a ser “lo que puedo entregar cuando realmente hace falta”.

Esto supone un cambio del producto, lo que origina nuevos modelos de contrato. En España, empezará a verse como los PPA convencionales dan paso a nuevos modelos que ya se están viendo en otros países. Estos, dependiendo de si son plantas híbridas o BESS stand alone, y el tipo de producto ofrecido, se pueden denominar: PPA híbrido (renovable + batería), acuerdos 24/7 (baseload), FPA, tolling y floors. A continuación se describen las principales características de estos contratos aunque cabe destacar que existen modelos mixtos entre ellos y la línea no siempre es claramente definida.

El punto de partida: el PPA convencional

El PPA es el contrato clásico de las renovables. Un comprador (una comercializadora, una utility o una industria) compra electricidad a largo plazo y el promotor (propietario de la planta generadora) consigue estabilidad para asegurar sus ingresos y de esta forma evitar la volatibilidad de precios del mercado, lo cual es fundamental para financiar el proyecto. Existen diferentes variantes basadas en cómo se entrega o se liquida (físico vs financiero) y cuánto riesgo adicional se contrata, pero hay un factor común: convertir parte del ingreso de la energía en algo más predecible que el spot.

El problema es que, en un entorno con mucha penetración solar y poco almacenamiento sistémico, esa energía llega muchas veces en las horas más baratas. Además, si aparecen restricciones técnicas que imposibilitan la inyección a red, el promotor asume el golpe en su modelo financiero. El PPA sigue siendo una fórmula magnifica, pero ya no es suficiente para todos los casos.

1) PPA híbrido: lo mismo, pero con energía fuera de horas solares

Cuando las baterías entran en la ecuación, aparece una versión más potente del PPA: Puede denominarse “solar-plus-storage PPA” o “hybrid solar plus battery energy storage PPA”. Este formato supone una manera de acceder a energía limpia más allá de las horas solares, porque los BESS permiten desplazar la energía a momentos de mayor valor.

El producto sigue siendo la energía, pero con la capacidad de poder moldear su perfil de entrega a las horas que mayor valor ofrecen al comprador.

En España, ya existen ejemplos públicos, como el acuerdo publicado entre Zelestra y EDP: Hybrid solar plus battery energy storage PPA con 170 MW PV + 400 MWh de BESS.

2) 24/7 (baseload): cuando el contrato ya vende “suministro”

En determinados casos el comprador no quiere sólo “energía verde”, sino que necesita algo más parecido a suministro continuo. Ahí aparece el concepto de baseload o 24/7: el producto ya no es “MWh cuando haya sol”, sino un compromiso más cercano a energía firme, normalmente apoyado en mezcla de recursos renovables (fotovoltaica, eólica) y almacenamiento.

El producto pasa a ser un suministro continuo 24/7 (producto más exigente que un PPA estándar) y los compradores habituales serán consumidores con demanda constante (minería, industria pesada, centros de datos).

Para encontrar ejemplos, aquí todavía tenemos que mirar a otros países como el proyecto de Neoen-BHP en Australia): “renewable energy baseload contract” para Olympic Dam.

3) FPA: el producto ya no es energía la energía per se, sino la flexibilidad

El FPA (Flexibility Purchase Agreement) es un acuerdo en el que el promotor no vende un perfil fijo de energía, sino la capacidad del BESS para aportar flexibilidad: cargar y descargar bajo unas reglas pactadas para adaptar la entrega de energía a las necesidades del sistema y/o del mercado.

El producto pasa a ser la “flexibilidad” o “capacidad operable” del BESS (MW disponibles, energía utilizable asociada, ventanas horarias, rampas, disponibilidad, etc), y el comprador típico es un trader o utility con la capacidad de monetizar esa flexibilidad en mercados (spot, intradiario, balance, etc).

En un FPA no necesariamente se cede el control total del BESS: el contrato puede estructurarse con distintos grados de control operativo y reparto de responsabilidades (por ejemplo, reglas de disponibilidad y penalizaciones, pero sin entregar “pleno despacho” al comprador).

Siendo más habituales en BESS stand-alone, de nuevo, tenemos que mirar al extranjero para hallar ejemplos públicos:

  • Nofar Energy – Stendal (Alemania): Flexibility Purchase Agreement (FPA) para un BESS de 209 MWh.

  • Eneco – D-STOR (Bélgica): “long-term Flexibility Purchase Agreement”, proyecto de 50 MW / 140 MWh.

4) Floors: asegurar ingresos mínimos

Otra opción para reducir el impacto de la volatilidad es el floor: acuerdos diseñados para garantizar un mínimo de ingresos, dejando al propietario la posibilidad de beneficiarse si el mercado va a mejor.

En un floor agreement, el comprador (normalmente un route-to-market provider/utility/trader) garantiza un precio mínimo de energía al dueño de la planta. A cambio, el comprador recibe una comisión u otro tipo de incentivo económico (por ejemplo, un reparto de ingresos). De esta forma, el propietario se asegura un precio mínimo de energía y en caso de que el precio en pool esté por encima de dicho mínimo, mantiene la capacidad de capturar el upside aunque compartiendo parte de dicho upside con el comprador.

En la práctica, el floor suele fijarse a un nivel que ayuda a asegurar la financiación de deuda, aunque no necesariamente garantiza por sí solo el retorno esperado de la inversión.

Algunos ejemplos públicos:

  • EDF Energy – Gresham House (Reino Unido): long-term floor pricing agreements cubriendo 737 MW de almacenamiento.

  • EDPR – Axpo Polska (Polonia): floor and revenue share structure para un BESS de 60 MW / 241 MWh.

5) Tolling: “alquilar” la batería a un optimizador y asegurar un ingreso

El tolling agreement es un modelo que se utiliza para monetizar y financiar un BESS reduciendo al máximo la exposición del promotor a la volatilidad de precios y canibalización de servicios. En lugar de vender energía o “flexibilidad”, el propietario cede el derecho de operación (despacho) del BESS a un tercero a cambio de un pago fijo (el “toll”) bajo unas reglas pactadas.

El producto es la venta de capacidad y derechos de operación del BESS (y, con ello, el control de su estrategia de mercado). El comprador en este caso será un optimizador, trader o utility con capacidad de route-to-market.

El propietario por tanto percibe un ingreso fijo por ceder el activo mientras que el comprador, tratará de optimizar la operación de dicho activo para sacar la mayor rentabilidad posible, ya que su ganancia será la diferencia entre lo que es capaz de obtener y lo que paga al comprador.

La diferencia clave frente al FPA es que en el tolling el comprador normalmente obtiene control operativo mucho más amplio (a menudo “control total” de trading). Por eso:

  • el riesgo de ingresos de mercado se desplaza del dueño del activo al comprador;

  • el incentivo del comprador es capturar el upside por encima del nivel garantizado (si opera el BESS mejor que el “toll” que paga).

Aunque en España ya se empieza a ofrecer este tipo de estructura, para encontrar ejemplos públicos podemos mirar a Reino Unido:

  • Gresham House Energy Storage Fund – Octopus Energy (Reino Unido): tolling agreement, 568 MW / 920 MWh.

Con baterías, el negocio ya no es solo vender MWh

Como conclusión a todo lo expuesto, si el activo de un promotor es renovable puro, el contrato natural sigue siendo el PPA (virtual o físico). Pero en cuanto entra un BESS en escena, aparecen nuevos modelos:

  • Contratos que siguen vendiendo energía, solo que con mayor valor: PPAs híbridos y, en el extremo, acuerdos baseload ó 24-7.

  • Contratos que venden flexibilidad a cambio de estabilidad de ingresos: FPA, tolling y floors.

Esto explica por qué las baterías están cambiando tanto el mercado a nivel internacional, y cómo puede hacerlo en España. El Almacenamiento no solo es capaz de mover electrones, cambia el producto y cambia el modelo de contrato.

ATA Renewables es una ingeniería y consultoría independiente con amplia experiencia en la consultoría técnica de proyectos renovables en todo el mundo. Ayudamos a promotores, financiadores y compradores de energía a estructurar PPAs y optimizar la bancabilidad de sus activos. Para más información visita www.atarenewables.com

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La nueva generación de PPAs en España

La nueva generación de PPAs en España: cómo evoluciona el mercado para garantizar la financiación de proyectos renovables

El auge de las energías renovables ha transformado profundamente la forma en que producimos y consumimos electricidad. Durante años, la gran batalla fue tecnológica, ya que los sistemas fotovoltaicos o eólicos debían evolucionar para conseguir que estas tecnologías fueran competitivas frente a los combustibles fósiles. Hoy en día, gracias a los avances técnicos, así como a la disminución drástica de precios derivada de la producción en masa, las energías renovables son en la mayoría de los mercados las opciones más baratas.

Sin embargo, en un contexto nacional de precios de energía bajos y de gran volatilidad, uno de los mayores retos actuales que afronta la industria es la financiación. Para ello, cada vez resulta más importante contar con un PPA, llegando a ser imprescindible en los proyectos solares más recientes.

El PPA (Power Purchase Agreement) es un contrato de compraventa de energía que garantiza un flujo de ingresos predecible gracias a que fija una remuneración específica para la energía vendida. Habitualmente los PPAs se firman a largo plazo con periodos típicos de 5 a 10 años o incluso más en determinados casos. Sin embargo, en los últimos tiempos se están firmando contratos de más corto y medio plazo, en el rango de 2 a 5 años. Esto refleja el dinamismo y la mayor flexibilidad que demanda el mercado.

Para el promotor de un parque solar o eólico, el PPA es la puerta de entrada a bancos e inversores. Sin una cobertura de los ingresos, las previsiones resultan demasiado inciertas y mediante el PPA se puede acreditar ante la banca que la venta de la energía está asegurada a un precio pactado para los próximos años. Sin embargo, incluso teniendo firmado un PPA, la financiación no es automática. Lo que marca la diferencia no es solo la existencia del contrato, sino la calidad de sus cláusulas y la robustez de los mecanismos para gestionar la incertidumbre y la volatilidad del mercado.

“Incluso teniendo volatilidad del mercado. firmado un PPA, la financiación no es automática. Lo que marca la diferencia no es solo la existencia del contrato, sino la calidad de sus cláusulas y la robustez de los mecanismos para gestionar la incertidumbre y la volatilidad del mercado.”

Evolución y Clasificación de los PPAs

Si ponemos el foco en la evolución de los PPAs, esta puede resumirse según los siguientes puntos:

  1. En primer lugar, aparecen los PPAs físicos, en los que la instalación de generación está físicamente conectada al punto de consumo. Se compra toda la energía generada a un precio fijo independiente del precio del mercado.
  2. Posteriormente, las instalaciones de generación (vendedor) dejan de estar conectadas a los puntos de consumo (comprador), por lo que no hay una transferencia física de la energía generada. Para regular la compra-venta, típicamente el vendedor vende su energía al mercado eléctrico y el comprador hace lo propio comprando la energía de dicho mercado. Posteriormente, se produce una liquidación económica entre comprador y vendedor. Estos son llamados PPA financieros, virtuales o “por diferencia”. En ellos lo que se acuerda es una liquidación financiera basada en la diferencia entre el precio fijo pactado en el PPA y el precio que realmente defina el mercado en el que el vendedor ha vendido y el comprador ha comprado (precio “spot”). Vendedor y comprador se realizan pagos mutuamente en función de las oscilaciones del precio de mercado y la energía comprometida y generada.
  3. Finalmente, la aparición cada vez más frecuente de precios spot cercanos a cero o incluso negativos han introducido nuevos riesgos que afectan directamente la rentabilidad de los proyectos. Como respuesta, están surgiendo diversos mecanismos de protección frente a este tipo de riesgo, entre ellos, los PPAs que incorporan cláusulas específicas para gestionar los precios negativos.

Aunque los puntos anteriores resumen la evolución general, la realidad es que actualmente existen en el mercado PPAs de todo tipo que llegan a combinar varios de los aspectos mencionados, todo ello buscando una mayor estabilidad y predictibilidad de los ingresos.

“La realidad es que actualmente existen en el mercado PPAs de todo tipo que llegan a combinar varios de los aspectos mencionados, todo ello buscando una mayor estabilidad y predictibilidad de los ingresos.”

Por otra parte, los PPAs también pueden clasificarse según la estructura de pagos que definan. En este sentido, la tabla siguiente muestra la clasificación de los PPAs habituales en el mercado actual:

Estructura de pagos Definición Riesgo del comprador Riesgo del vendedor
BASADO EN ENERGÍA GARANTIZADA
Pay-As-Produced El comprador paga únicamente por la electricidad realmente generada MEDIO
Depende de la producción
BAJO
Se vende toda la producción
Baseload El comprador se compromete a adquirir un volumen fijo de electricidad sin importar la producción real BAJO
Suministro garantizado
ALTO
Responsable del volumen comprometido
BASADO EN EL PRECIO
Fixed Price El comprador paga un precio constante por MWh BAJO
Precio predecible
BAJO
Ingresos garantizados
Cap & Floor El precio del contrato fluctúa dentro de un mínimo (floor) y un máximo (cap) preestablecidos MEDIO
Parcialmente expuesto
MEDIO
Parcialmente protegido
OTROS
“Insurance” El vendedor paga una cuota fija. Si el precio medio de mercado está por debajo del valor acordado, el comprador paga la diferencia ALTO
Podría ejecutarse el “seguro”
BAJO
Protegido frente a precios bajos

En el caso de España, desde hace ya unos años se viene trabajando con los PPA financieros, concretamente los denominados Cap&Floor. En la práctica, si el precio spot es inferior al precio mínimo (Floor) que se pactó en el PPA, el comprador paga al vendedor la diferencia, pero si el precio spot está por encima del precio máximo del contrato (Cap), el vendedor reembolsa al comprador la diferencia. Este mecanismo permite que las partes se cubran frente a la volatilidad del mercado dentro de cierto rango, y sin que la electricidad “viaje” físicamente entre ellas.

Mecanismos de Protección ante Precios Negativos

Uno de los riesgos potenciales que deben afrontar los PPAs actuales es el problema de los precios negativos. Cuando existe sobreoferta en el mercado diario, el precio de la electricidad puede caer a cero o incluso entrar en valores negativos. Para regular estos casos los contratos incluyen diversas soluciones como excluir esas horas, establecer que toda la energía en esos momentos se valore a cero, limitar los precios a considerar (modalidad Cap&Floor explicada con anterioridad), variar el porcentaje o cantidad de energía comprometida, convertir los PPAs en “seguros”, establecer mecanismos de compensación de energía durante esos periodos o aumentar la flexibilidad de los contratos. Varios de estos mecanismos se desarrollan a continuación:

En cuanto a la energía comprometida, un PPA debe definir claramente la energía contratada y la energía mínima garantizada. Comprometer el 100% de la producción ofrece tranquilidad al comprador, pero puede dejar expuesto al vendedor si produce menos de lo previsto. Por eso, muchos acuerdos fijan porcentajes menores, como el 80%, y utilizan escenarios probabilísticos reconocidos en la industria, como P50 (nivel de producción más probable), P75 o P90, que reflejan distintas probabilidades de alcanzar esos niveles de producción y ofrecen mayor seguridad a bancos y compradores.

En algunos PPAs el vendedor paga una prima anual al comprador y queda cubierto frente a caídas del precio de mercado; si el precio medio anual baja de cierto nivel, el comprador compensa la diferencia. Si esto no ocurre, el seguro simplemente no se activa. Este enfoque, que sería equivalente a contratar un seguro, aunque aún es minoritario podría ir convirtiéndose en una fórmula más habitual en el futuro a medida que crezca la necesidad de cubrir la volatilidad.

La flexibilidad dentro de los PPAs también ha crecido gracias al llamado mecanismo de sustitución o compensación de proyectos. Si antes cada planta tenía su contrato propio y debía cumplir lo acordado. Ahora, algunos PPAs se firman para una cartera de proyectos y se compromete un volumen global de energía, sin importar de qué planta provenga, permitiendo que, si una produce menos, otra compense el déficit. Incluso se contempla la sustitución por proyectos futuros si uno sufre retrasos, aportando seguridad financiera y disminuyendo la presión sobre activos individuales.

En paralelo, con la penetración de los sistemas de almacenamiento, empiezan a aparecer fórmulas contractuales que combinan distintos recursos energéticos. Los llamados “flexible PPAs” o FPAs permiten ajustar el suministro a perfiles horarios concretos gracias al uso de baterías y a la operación conjunta de varias tecnologías renovables. A su vez, los llamados “tolling agreements” plantean esquemas en los que el comprador asume la gestión del activo a cambio de tarifas más estables. Estos mecanismos, que ya se están ensayando en mercados como Estados Unidos, Australia o los países nórdicos, todavía son incipientes en Europa, pero se perfilan como un complemento natural a los PPAs tradicionales, aportando flexibilidad y resiliencia financiera en un sistema cada vez más descentralizado.

“Uno de los riesgos potenciales que deben afrontar los PPAs actuales es el problema de los precios negativos. Cuando existe sobreoferta en el mercado diario, el precio de la electricidad puede caer a cero o incluso entrar en valores negativos.”

Conclusión

Los PPAs se han sofisticado y han pasado de ser meros contratos de compraventa a convertirse en complejas herramientas para gestionar un mercado eléctrico volátil y una transición energética acelerada. Actualmente, el verdadero reto para la financiación de los proyectos de energías renovables en España está en la firma de PPAs que gestionen adecuadamente el escenario de gran volatilidad y de precios negativos.

El siguiente gran reto al que nos enfrentaremos es el poder trasladar todas las cláusulas contractuales definidas en las nuevas tipologías de PPAs a las metodologías de predicción de generación e ingresos. Esto adquirirá mayor importancia en el momento en el que se comiencen a implementar tanto las hibridaciones con otras tecnologías como la participación de las instalaciones de generación en los distintos mercados a su disposición.

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