El aumento de eventos climáticos extremos asociados al cambio climático, como tormentas intensas, inundaciones o vientos fuertes, está poniendo a prueba la capacidad de los sistemas eléctricos para responder ante condiciones exigentes. En este contexto, el profesor Camilo Younes Velosa, docente del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Computación de la Facultad de Ingeniería y Arquitectura de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, desarrolló durante su año sabático en la Pennsylvania State University (Penn State), en Estados Unidos, herramientas de análisis de confiabilidad que permiten estimar con mayor realismo la frecuencia y severidad de eventuales salidas del sistema, así como entender cómo ocurren y qué tan graves pueden ser en escenarios complejos.

Este trabajo se desarrolló en el marco de la alianza Colombia–Estados Unidos Water–Energy–Food (WEF) Nexus, una iniciativa interdisciplinaria que integra el estudio del agua, la energía y los alimentos para fortalecer la resiliencia climática y mejorar la planificación de los sistemas energéticos. En el caso colombiano, esta relación entre agua y energía es especialmente relevante, ya que gran parte de la generación eléctrica depende del recurso hídrico. Como explica el profesor Younes, “el agua y la energía siempre han estado atadas”, por lo que fenómenos climáticos como sequías o eventos extremos pueden afectar directamente la disponibilidad de electricidad.

Eventos climáticos como el fenómeno de El Niño pueden reducir los niveles de los embalses y generar presión sobre el sistema eléctrico. En palabras del profesor, “nosotros vamos a tener con altas probabilidades que el sistema se ponga en mucho estrés”, lo que evidencia la necesidad de contar con herramientas que permitan anticipar estos escenarios y prepararse mejor ante posibles interrupciones.

Interrupciones eléctricas evidencian limitaciones en los modelos

Los sistemas eléctricos son redes complejas que transportan energía desde las plantas de generación hasta hogares, hospitales, industrias y comercios. Cuando ocurre una salida del sistema, es decir, una interrupción en el suministro eléctrico, las consecuencias pueden ir desde incomodidades menores hasta situaciones críticas, como la suspensión de servicios hospitalarios o la paralización de procesos industriales. Sin embargo, según explica el profesor Younes, los métodos que se utilizan actualmente para evaluar la confiabilidad podrían no reflejar completamente el impacto real de algunos eventos.

El docente señala que muchas de las métricas tradicionales se concentran en medir cuántas interrupciones ocurren, pero no consideran suficientemente cuánto duran ni qué tan severas pueden ser cuando coinciden múltiples eventos. En sus palabras, “no basta con medir cuántas veces ocurre una salida del sistema, sino que también es necesario entender su intensidad y severidad”.

Tradicionalmente, la suficiencia de recursos se ha evaluado mediante indicadores probabilísticos como el Loss of Load Expectation (LOLE), que estima la frecuencia con la que el sistema podría no atender la demanda eléctrica. Este indicador permite establecer el nivel de riesgo que un sistema está dispuesto a tolerar. Sin embargo, como explica el profesor Younes, “ese parámetro solo mide la frecuencia, es decir, qué tan frecuente espero que se salga el sistema”, sin considerar otros aspectos clave como la duración o la magnitud de los eventos.

La duración de estos eventos es un factor especialmente importante. Una interrupción corta suele resolverse sin mayores consecuencias, pero una interrupción prolongada puede generar pérdidas económicas, daños en equipos y afectaciones sociales significativas. Por ejemplo, un apagón de varias horas en una ciudad puede detener sistemas de transporte, afectar el almacenamiento de alimentos o interrumpir servicios esenciales como el suministro de agua, que en muchos lugares depende de energía eléctrica para su funcionamiento.

Además, el profesor explica que en la realidad los eventos no ocurren de manera aislada. Un sistema eléctrico puede enfrentar varios riesgos al mismo tiempo que se relacionan entre sí. Por ejemplo, durante una tormenta fuerte pueden caerse árboles sobre las redes, inundarse subestaciones eléctricas y dañarse equipos por descargas eléctricas. Analizar cada uno de estos eventos por separado puede llevar a subestimar el impacto total que experimenta el sistema.

Este problema se vuelve aún más relevante en el contexto del cambio climático. A medida que aumentan la frecuencia y la intensidad de fenómenos extremos, los sistemas eléctricos deben adaptarse a condiciones más exigentes. Según explica el profesor Younes, “antes teníamos un clima que más o menos sabíamos cómo se iba a comportar, pero ahora los eventos pueden ser más intensos y durar mucho más tiempo”, lo que exige mejorar las herramientas con las que se analiza el comportamiento de los sistemas eléctricos.

Enfoque integra múltiples riesgos y suficiencia de recursos

Durante su año sabático en Penn State, el docente trabajó en el desarrollo de un enfoque que permite integrar múltiples fuentes de riesgo y estudiar cómo se comportan de manera conjunta en el tiempo. Esta propuesta incorpora variables como la duración de los eventos, su intensidad y la posibilidad de que ocurran simultáneamente, lo que permite obtener una visión más completa del comportamiento del sistema frente a condiciones exigentes.

En este contexto cobra especial relevancia el concepto de resource adequacy, conocido en español como suficiencia de recursos, que hace referencia a la capacidad real del sistema eléctrico para contar con los recursos necesarios y disponibles cuando se presentan múltiples eventos extremos. En términos sencillos, se trata de establecer si los recursos o activos del sistema estarán verdaderamente disponibles para atender la demanda en los momentos en que más se necesitan.

Como explica el profesor Younes, “la pregunta es si tengo suficientes recursos en mi sistema, tanto en generación como en transmisión y distribución, para poder atender la demanda en un momento dado”. Esto incluye no solo contar con suficiente generación eléctrica, sino también con la infraestructura necesaria para transportar esa energía hasta los usuarios.

Un ejemplo concreto de la utilidad de este enfoque se puede observar en regiones donde las tormentas son frecuentes. Si los modelos tradicionales indican que un sistema presenta pocas interrupciones, podría asumirse que su funcionamiento es adecuado. Sin embargo, si esas interrupciones duran muchas horas o coinciden con otros eventos, el impacto real puede ser mucho mayor de lo que sugieren los indicadores tradicionales.

Otro caso ocurre en zonas urbanas densamente pobladas, donde una interrupción prolongada puede afectar simultáneamente hospitales, centros educativos y sistemas de transporte. En estos escenarios, comprender no solo la frecuencia de las salidas del sistema, sino también su duración y su interacción con otros eventos, resulta esencial para diseñar sistemas más resistentes.

Herramientas que aportan a la planificación energética

Los resultados obtenidos durante el año sabático del profesor en Penn State representan un aporte académico que propone evaluar la confiabilidad de los sistemas eléctricos mediante múltiples indicadores que consideran no solo la frecuencia de los eventos, sino también su duración y severidad. Este enfoque permite analizar de manera más realista cómo se comportan los sistemas eléctricos bajo condiciones de estrés prolongado, como sequías o eventos climáticos extremos.

Finalmente, el docente resalta que comprender mejor la interacción entre múltiples riesgos permite fortalecer el análisis de la suficiencia de recursos y anticipar con mayor precisión las condiciones en las que el sistema podría enfrentar dificultades para atender la demanda. En sus palabras, “no solo debemos medir la frecuencia de los eventos, sino también su intensidad, su severidad y los efectos que tienen sobre el sistema eléctrico”.