Timeline energértico: Electricidad

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Por Rosanety Barrios

La mayor parte de los seres humanos somos simplemente usuarios del servicio eléctrico. Difícilmente nos preguntamos cuál es el proceso que permite iluminar nuestra charla, cena, lectura o cualquier actividad que estemos llevando a cabo, pasando por supuesto por la operación normal de un hospital, escuela, oficina o puerto aéreo.

El mundo actual no podría explicarse sin la energía eléctrica. Todos los hitos relativos a la modernidad y confort requieren de su uso. Asimismo, un indicador muy poderoso de desarrollo social es la presencia de energía eléctrica en los hogares.

La historia de la electricidad refleja la voluntad humana por el dominio de la naturaleza. Se trata de siglos de observación científica, la cual encontró en la libertad empresarial del siglo XIX, el campo fértil para el desarrollo de las ideas, la creatividad y la innovación. Como veremos, fue necesario que la ciencia avanzara hasta el punto en que se alineó con los intereses empresariales, para convertir a la energía en un servicio masivo.  

Afortunadamente, como también veremos, al desarrollo empresarial le siguió la intervención del Estado, el cual llevado por circunstancias extraordinarias como la postguerra, creó en un gran número de países monopolios estatales, encargados de la reconstrucción económica, para migrar, hacia finales de los años 80´s, a una desintegración vertical y desregulación, creando la figura de reguladores, para exigir a la industria, nuevamente privada, no solo estándares de calidad, sino coberturas mínimas y tarifas eficientes, con incentivos para desarrollar la infraestructura necesaria a tiempo y en donde sea realmente necesaria.

La electricidad es la energía que, contenida en el universo mismo, requirió de las más amplias capacidades humanas para ser “extraída” y posteriormente “distribuida” a todo el planeta. Estos conceptos están íntimamente ligados a la evolución moderna de la sociedad y sus grandes hitos industriales: el aprovechamiento del carbón en una primera instancia para migrar posteriormente al petróleo y el gas natural, y llegar finalmente a donde todo empezó: al aprovechamiento de fuentes naturales, pero esta vez, gracias a los avances tecnológicos, centrados en el sol y el viento, evitando así los impactos sociales y ambientales producto de los grandes embalses y las obras monumentales.

El desarrollo científico anterior a la existencia de los mercados eléctricos

Desde la antigüedad, resultó claro para los filósofos y científicos que la naturaleza contenía una forma de energía muy poderosa: las luces y sonidos que se observaban durante una tormenta no dejaban duda alguna. Asimismo, la energía estática producida por el roce de ciertos materiales contra la piel humana era otra evidencia, si bien resultaba imposible darle una explicación adecuada o bien controlarla.

A principios del siglo XVIII el científico inglés Francis Hanksbee consiguió “generar” electricidad manipulando un globo de cristal, con lo que abrió la puerta a la posibilidad de repetir el fenómeno anteriormente exclusivo de la naturaleza, dejando claro que existía energía en los materiales. A este concepto, le sigue la propuesta de “energía animal”, realizada por el médico y físico italiano Luigi Galvani, quien unos años después, a mediados del siglo, observa que, al transmitir una pequeña corriente eléctrica al cuerpo de ranas muertas, éste se contrae, llegando a saltar, como cuando estaban vivas.

Conviene recordar que la primera máquina de vapor fue patentada en 1769 por James Watt, de manera que todos los avances científicos se van sumando para que, en la segunda década del siguiente siglo, se detonara la primera Revolución Industrial.

Los experimentos de Galvani capturan el interés del químico también italiano Alessandro Volta, quien, en 1800, intrigado por entender si el concepto de “energía animal”, realmente era adecuado, desarrolla una primera batería, misma que en su honor, lleva el nombre de pila voltaica. Con este descubrimiento, Volta comprueba que la energía no “pertenece” a animales o materiales, sino que está presente en la naturaleza.

Los avances en los experimentos de Volta con diferentes materiales lo llevan a crear una corriente de energía a través de cables entre los dos extremos de su batería, si bien el descubrimiento de una corriente eléctrica o flujo fue fundamental, no le fue posible explicar las razones por las cuales ocurría. Es el turno del físico y químico danés Hans Christian Ørsted, quien, en 1820, luego de observar que una corriente eléctrica inducida a un conector podía desviar la posición de una aguja imantada colocada de forma paralela al mismo, concluye que, al fluir de manera constante, la corriente eléctrica produce un campo magnético.

El avance de Ørsted es el inicio del estudio del electromagnetismo, liderado por el matemático y físico francés André Marie Ampere, quien, intrigado por el descubrimiento de su antecesor, se aboca a realizar los cálculos matemáticos ligados a los campos magnéticos.

A Ampere le debemos la ley de la electrodinámica, la cual define las fuerzas entre dos conductores paralelos atravesados por una corriente eléctrica: Esta ley explica que habrá atracción entre dichos conductores cuando la corriente corre en el mismo sentido, mientras que, si la corriente avanza en sentido opuesto, los conductores se repelen. Asimismo, describe la fuerza que existe entre el campo magnético y la corriente, estableciendo que ésta es inversamente proporcional a su distancia y directamente proporcional a su intensidad.

La capacidad de observación y análisis de Ampere lo llevó a plantear la posibilidad de que existiera una “molécula electrodinámica” que conduce las corrientes eléctricas y magnéticas, concepto que con el tiempo, evolucionaría hasta llegar al descubrimiento del electrón.

A Georg Simon Ohm, físico y matemático alemán, le debemos la ley que lleva su nombre, la cual demostró que cantidad de corriente que circula por un determinado circuito es resultado de la relación entre el voltaje y la resistencia de ese mismo circuito. La fórmula que expresa esta ley, I=V/R, honra a los 3 científicos que permitieron llegar a ella, ya que la intensidad se mide en amperios, el voltaje en voltios y la resistencia en ohmios.

Con estas bases, el físico y químico inglés Michael Faraday, crea los primeros motores electromagnéticos, pero su gran aportación al campo de la electricidad la realiza en 1831, cuando consigue generarla a través de la inducción electromagnética, con lo que comprueba que dicha electricidad, es la misma que aquella generada en una batería voltaica o que la electricidad estática. A Faraday le debemos las bases para el desarrollo del primer motor de corriente alterna, cincuenta años después.

La breve descripción hasta aquí realizada no pretende ser exhaustiva. Solo destaca los hechos icónicos acumulados durante más de cien años de investigación científica que crean las bases para que la electricidad pasara de pruebas de laboratorio a ser producida y entregada de manera masiva. Esto último ocurre en un contexto en donde la creatividad y conocimiento científicos, se unieron a un ambiente de inversión y libre empresa, del otro lado del Atlántico. Veamos ahora este proceso.

La genialidad se encuentra con la libre empresa.

La siguiente descripción se concentra básicamente en la historia del desarrollo de la industria eléctrica en los EUA. Este planteamiento responde por un lado a la importancia de esa economía en el resto del mundo y por el otro, a la vecindad con nuestro país, ya que no debemos olvidar que las diferencias de los precios de la energía entre ambos países tienen un efecto directo en la competitividad de nuestra industria, por lo que la armonía en las regulaciones entre ambos países tiene un efecto directo sobre el desarrollo del sector. 

Sin embargo, es de estricta justicia mencionar la importancia y trascendencia del Reino Unido en el desarrollo del marco legal y regulador adoptado por todo el mundo occidental, incluyendo a EUA, por lo que de manera independiente haré referencia al modelo británico, mismo que sirvió de referencia para el desarrollo del marco regulador en diferentes partes del mundo, incluyendo América Latina, a partir del proceso de apertura de 1989.

Por el momento vayamos a Menlo Park, Nueva Jersey. Es 1870 y Thomas Alba Edison se encuentra al frente de un grupo de jóvenes y creativos ingenieros. Ha conseguido crear un ambiente que podríamos comparar al de Silicon Valley en la actualidad. Hay una enorme inquietud entre estos jóvenes motivada por el reconocido inventor de infinidad de dispositivos, quien atrajo el interés de uno de los hombres más acaudalados del mundo, JP Morgan, junto a quien funda la Edison Electric, empresa que evoluciona posteriormente hasta convertirse en General Electric.

Luego de varios años de investigación, Edison patenta el invento que muy bien podemos definir como la nueva versión del descubrimiento del fuego: el foco incandescente. Esta pequeña y frágil burbuja en muy poco tiempo conseguiría alargar la duración del día, con lo que fue posible ampliar las jornadas de trabajo, facilitando la industrialización del planeta. Su presencia dejaba atrás a la bombilla de gas que entonces se usaba para iluminar, dando paso a un nuevo nivel de confort en la vida de la sociedad.

Atraído por la libertad creativa de Menlo Park, al equipo de Edison se suma en 1884 otro personaje con una gran trascendencia en la historia de la electricidad: Nikola Tesla, quien decepcionado por el bajo nivel de ingreso que percibe como empleado, un año después decide dejar ese equipo para sumar su creatividad a la empresa de George Westinghouse, en donde se enfocó en el desarrollo del motor de corriente alterna, investigación que permitiría llegar posteriormente, hasta el primer sistema de distribución de electricidad a grandes distancias.

Es justo aquí en donde, luego de lo que conocemos como “la guerra de las corrientes”, que enfrentó a Edison y Westinghouse, impulsores de la corriente directa y alterna respectivamente, da inicio el servicio masivo de servicio eléctrico, cuando en 1895 Westinghouse (ganador de la guerra referida), construye una central hidroeléctrica, aprovechando la fuerza de las cataratas de Niagara, gracias al sistema de transmisión de corriente alterna[1].

La empresa fundada por Edison, terminó siendo adquirida en su totalidad por JP Morgan, constituyendo General Electric, con lo que los grandes jugadores estaban listos para empezar una nueva industria. Es entonces que un joven y entusiasta ejecutivo, que había trabajado con Edison, al no obtener la promoción como presidente de GE, decide cambiar de empresa y se integra a la Compañía Eléctrica de Chicago (CEC), como su presidente. Su nombre, Samuel Insull, y es a su capacidad de entendimiento de esta naciente industria, a quien debemos una serie de conceptos que permitieron aprovechar al máximo las características de la red eléctrica, lo que permitió abatir los costos y socializar los beneficios de la electricidad.

Insull identifica que mientras más clientes se conecten a la red, mejores tarifas podía ofrecer. Esta característica, mejor conocida como economía de escala, es hasta la fecha uno de los elementos que distinguen a un monopolio natural, por lo que los servicios que otorgue requieren de regulación, a efectos de evitar usos indebidos.

Asimismo, estableció diferentes servicios en función del tipo de demanda de los clientes, como, por ejemplo, industrias que utilizaban una gran cantidad de electricidad durante unas horas por la mañana, a quienes ofreció una tarifa binómica, conformada por un cargo por capacidad, o cargo fijo, además del cargo por uso que se aplicaba de manera uniforme hasta ese momento.

El planteamiento tarifario de Insull para los clientes de la CEC, provocó que la base de clientes creciera de manera geométrica, lo que le permitió adquirir nuevas empresas de servicios públicos (de aquí en adelante utilities). La estrategia financiera adoptada por Insull lo llevó a adquirir una gran deuda, lo que tuvo efectos terribles durante la Gran Depresión.

Hasta aquí, lo que tenemos es una industria que arranca con toda libertad de competir. Cada uno de los participantes tenía claro que requería de clientes para ofrecer mejores precios y por esa razón, en las ciudades con más desarrollo era posible escoger entre diversos proveedores de este servicio.

Sin embargo, esto no ocurría igual en las áreas rurales, en donde la distancia encarecía mucho el servicio, de tal forma que no era atractivo para ninguna empresa el llevar sus servicios a esas comunidades, de tal forma que las diferencias entre el desarrollo rural y el urbano parecían no tener solución.

La primera regulación

La importancia del servicio eléctrico fue identificada rápidamente por la política. No había duda que la electricidad hacía diferencias sustanciales en el nivel de desarrollo de una región frente a otra. Por esa razón los gobiernos locales empezaron a intervenir en la industria, estableciendo diferentes tipos de controles que no siempre incentivaban su desarrollo adecuado. Nuevamente Samuel Insull surge como un visionario. Tomando como base la regulación de ferrocarriles, realiza una serie de acciones para promover los reguladores estatales, cuyas reglas estandarizadas ayudarían a la industria a tener certeza legal. Es así que en 1907, los estados de Wisconsin y Nueva York iniciaron la regulación estatal de la electricidad y para 1914 otros 43 estados habían adoptado la misma figura.

Con la Gran Depresión en 1929, un gran número de empresas eléctricas quebraron, entre ellas, la de Samuel Insull, de forma tal que diferentes proyectos de desarrollo de las redes eléctricas quedaron detenidos, situación agravada por la pérdida de poder adquisitivo de los clientes, quienes de pronto no podían pagar sus deudas.

Conforme se dieron las reestructuraciones financieras, fusiones y adquisiciones, los reguladores optaron por fijar territorios específicos para las compañías eléctricas, con lo cual el servicio siguió aumentando, aunque la innovación tecnológica no tuvo mayores avances. Hasta aquí, la utility, operaba de manera integrada sus plantas de energía, la conducía por sus redes de transmisión y la entregaba a los consumidores finales.

Esto ocurría en los Estados Unidos, pero no podemos olvidar que, de manera global, luego de la Gran Depresión, el planeta enfrentó la Segunda Guerra Mundial, por lo que es en la postguerra que se requirió al Estado como el coordinador de la reconstrucción, con lo que se dieron diversas nacionalizaciones de los servicios públicos. Bajo esta lógica, que resulta completamente entendible, la figura más “sencilla” de operar fue el monopolio, justo como ocurría en EUA, sólo que en ese país el servicio se mantuvo en manos privadas. Surge así en diferentes partes del mundo, entre ellas México, el monopolio estatal a cargo de los servicios eléctricos.

A lo largo de los 40 años que trascurrieron entre la primera regulación y la segunda, la red eléctrica se amplió en los EUA y en el mundo, pero en realidad con variaciones marginales en su organización industrial y sin hitos tecnológicos relevantes. Como veremos, es hacia los inicios de la década de los 80´s que el modelo adoptado empieza a dar señales de total agotamiento. La infraestructura se había desarrollado, es cierto, pero los costos eran elevados y las poblaciones remotas continuaban padeciendo de pobreza energética. Es entonces que surge una nueva ola de regulaciones, que, con base en incentivos a la competencia, pretenden resolver los problemas que el modelo vigente ya no podía resolver.

La segunda regulación “Public Utility Regulatory Policies Act” (PURPA)

Para entender el contexto en el que el gobierno de los Estados Unidos de América emite la nueva generación de regulación eléctrica, es necesario recordar que, en 1973, Arabia Saudita estableció un embargo petrolero a los EUA, lo que provocó un desabasto de energía en dicho país, (además de una crisis económica global el año siguiente), lo que llevó al gobierno a replantear su política de consumo de energía. Los nuevos objetivos pretendían un menor consumo y la disminución de la dependencia del petróleo, que para ese entonces era en su mayoría, importado.

En este contexto, la utilización de energía local era indispensable. Por esta razón se buscó un mayor aprovechamiento de los recursos renovables que en ese momento estaban disponibles, esto es, los recursos hidráulicos. Estos principios quedaron contenidos en la PURPA de 1978.

Estaba claro que había que incluir incentivos para que esto ocurriera, de manera que la PURPA estableció la obligación para las hasta entonces utilities de adquirir la energía más barata del mercado, lo que da lugar al nacimiento de generadores eléctricos no integrados, o Productores Independientes de Energía, los cuales competían para proveer a las utilities de la energía al mejor costo posible. La consecuencia fue que la matriz energética se diversificó y hubo una mejora en los costos de la energía, pero pronto se llegó al límite de este modelo, toda vez que las utilities mantuvieron la propiedad de la red de transmisión, lo que inhibió los incentivos para dar acceso a los generadores independientes.

Es así que, en la década de los 90´s, inició un proceso de desregulación y liberación del sector en diversas partes del mundo, para incorporar, en la primera década de este siglo, la figura de los operadores independientes del sistema, o ISO por sus siglas en inglés. A efectos de crear finalmente, un verdadero mercado, donde hubiera cabida para cualquier interesado en ofrecer energía al usuario final.

Los ISO´s operan la red de transmisión y son los responsables de brindar el acceso abierto al sistema. En los EUA hay sistemas regionales, cada uno operado por un ISO y la regulación cambia de una a otra región, pero la regla común es cumplir con el acceso abierto, a efectos de que el usuario final tenga la certeza de que contará con más de una opción para atender sus necesidades eléctricas.

El Reino Unido de la Gran Bretaña: Una referencia obligada para el desarrollo del sector eléctrico mundial.

El servicio eléctrico otorgado por empresas privadas había sido normado en Gran Bretaña desde 1882, a través de diversos “Electric Ligthing Acts”, emitidos entre 1882 y 1926. Es en este último año en donde el gobierno británico crea la figura de la “Central Electricity Board”, (CEB) a la que añade la existencia de comisionados técnicamente especializados o “Electricity Commissioners”. Es bajo la tutela de la CEB, que se conforma la red eléctrica nacional. Es importante destacar que todos estos actos avalaban la participación de capital privado en la industria, pero también facultaba a las autoridades locales a hacerse de los activos en determinados casos.

En 1989, a través del “Electric Act 1989” el Reino Unido inició la privatización del sector eléctrico, medida a la que agregó la creación del regulador correspondiente (Office of Electricity Regulation, la OFFER) institución a cargo de la promoción de la competencia entre los participantes y de la vigilancia de los intereses de los usuarios finales. La OFFER evolucionó hasta ser la actual “Office of Gas and Electricity Markets”, OFGEM.

Es fundamental comentar que el “Electric Act 1989” estableció un impuesto aplicable a la generación eléctrica con combustibles fósiles. Este impuesto fue sustituido por el impuesto por cambio climático.

El nuevo marco regulatorio se aplicó en la venta de los activos que hasta el momento eran propiedad de la “Central Electricity Generating Board”, los cuales se constituyeron en 3 diferentes empresas, una de las cuales, la National Grid, se conformó con los activos de transmisión. Los activos nucleares se integraron en una cuarta empresa.

En el año 2000, se emite la “Utilities Act 2000”, misma que representa otro punto de quiebre en la historia global en materia de electricidad. A través de este acto, las entonces utilities tuvieron que separar sus activos para ofrecer sus servicios de manera independiente y no condicionada. Adicionalmente, se estableció la obligación para los generadores de generar con fuentes renovables.

La apertura del sector eléctrico británico representó para el resto del mundo occidental una pauta a seguir, de tal forma que su marco regulador y organización institucional fueron fundamentales en los modelos adoptados a lo largo del mundo, siendo este proceso uno de los elementos nodales en la conformación del modelo económico adoptado con la caída del Muro de Berlín en 1989. Este marco regulador continúa evolucionando todos los días y actualmente incorpora metas elevadas en materia de generación renovable, impuestos verdes, lineamientos para el desarrollo de almacenamiento y captura de carbono, así como incentivos para que la industria participe activamente en la disminución de la pobreza energética. 

No está de más recordar que, con la firma del Tratado de Libre Comercio en 1990, México se inserta en la integración económica global, pero deja fuera al sector eléctrico, adoptando cambios legales que permitieron una apertura parcial y que es hasta 2013 cuando finalmente la Constitución avala la apertura total de este sector, dejando como actividades exclusivas del Estado a la transmisión, la distribución y la generación nuclear y que las lecciones aprendidas del modelo británico y americano constituyeron una fuente muy valiosa para la definición del marco legal y regulador vigentes en nuestro país.

El siglo XXI y la lucha contra el cambio climático

Hasta aquí, hemos revisado juntos la evolución histórica del sector eléctrico, desde los primeros esfuerzos por llevar energía a las grandes ciudades hasta la implementación de verdaderos mercados eléctricos, lo que ha implicado una permanente evolución en la regulación correspondiente, a efectos de encontrar los mejores incentivos para llevar electricidad a toda la sociedad a precios eficientes, de manera que se disponga de este bien fundamental para el desarrollo humano.

Pero el siglo XXI marca una pauta diferente: luego de siglo y medio de generación eléctrica, el planeta está enfermo y es indispensable revertir el daño para dar a las siguientes generaciones la certeza de un futuro limpio e incluyente. Permítanme compartir estos datos:

De acuerdo con la Agencia Internacional de Energía, la generación eléctrica global en 2018 (último dato conocido), fue de 15,427 TWh. Desafortunadamente, el carbón se mantiene como el combustible de mayor uso, seguido por el gas natural. Las renovables han ganado un espacio, pero aún queda mucho por hacer.

Fuente: IEA. WEO 2019

Con esta configuración, la industria eléctrica fue la responsable de la mayor parte de emisiones de dióxido de azufre (SO2) en el planeta ya que aporta el 35% del total, 15% de las emisiones de dióxido de nitrógeno (NO2) y 6% de las partículas en suspensión menores a 2.5 micras realizadas en 2018 [2],

Es por esa razón que actualmente los mercados eléctricos han incluido en sus reglas, metas específicas de generación con tecnología renovable. Estas metas están alineadas con los principios que generaron el desarrollo original en el siglo XIX: libertad empresarial, innovación y creatividad. En este mismo esfuerzo se ubican las iniciativas de eficiencia energética, ya que tenemos que hacer más con menos energía.

El desarrollo tecnológico es uno de los pilares que acompaña a esta etapa. Por esta razón, a nivel global se multiplican los esfuerzos por lograr el almacenamiento que permitirá a la generación renovable imponerse como la mejor alternativa. El desarrollo de la red de transmisión enfrenta nuevos retos y la concepción original de grandes plantas de generación eléctrica que requieren de líneas de transmisión que cruzan cientos de kilómetros empieza a ser desplazada por un nuevo concepto, el de la generación in situ y redes locales. Todo acompañado por medición inteligente, que proporciona información en tiempo real al usuario, empoderándolo y haciéndolo corresponsable del uso de la energía.

Estas nuevas metas deben cumplirse bajo parámetros estrictos de respeto a derechos humanos y con una visión de equidad de género, de tal forma que, en el siglo XXI, la regulación de la electricidad solo puede concebirse como una disciplina transversal, que opera en armonía con muchas otras áreas de la política pública, a efectos de encontrar el balance que permita alcanzar el desarrollo social buscado en armonía con el respeto al planeta y a las comunidades.

Corresponde a los gobiernos de cada país la definición de la mejor forma de implementar estos objetivos. Pero la deuda con los niños y jóvenes es universal: todos y cada uno de nosotros es responsable del planeta y de evitar su calentamiento. Ese es el gran reto de la electricidad en este siglo. El siglo de la pandemia.

Revisa la versión completa del artículo en nuestra página. Sección: Expertos

[1] Esta no fue la primera planta de generación eléctrica en los EUA, aunque sí es la icónica en términos de su alcance. Anteriormente, en 1882, “Pearl Street Station”, produjo por primera vez electricidad para 85 clientes.

[2] Fuente: IEA. WEO 2019

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