Los retrasos en la cadena de suministro y el aumento de los precios de los equipos amenazan la red eléctrica

Se han construido dos nuevos centros de datos en Silicon Valley, pero no pueden empezar a procesar información: los equipos que les suministrarían electricidad no están disponibles.

Es sólo un ejemplo de una crisis que enfrenta la red eléctrica estadounidense y que no puede resolverse simplemente construyendo más líneas de transmisión, autorizando nueva generación de energía o cambiando el software de la red. El equipo necesario para mantener la red (los transformadores que regulan el voltaje, los disyuntores que protegen contra fallas, los cables de alto voltaje que transportan electricidad a través de las regiones y los postes de acero que mantienen unida la red) son difíciles de fabricar y los materiales son limitados. Los cuellos de botella de la cadena de suministro tardan años en resolverse, lo que retrasa los proyectos, infla los costos y compromete la confiabilidad.

Mientras tanto, la demanda de electricidad en Estados Unidos está creciendo debido a varias fuentes: la electrificación de electrodomésticos y equipos domésticos y comerciales, el aumento de la producción nacional y el crecimiento de los centros de datos de inteligencia artificial. Sin el equipo adecuado, estos esfuerzos pueden llevar años más y costar sumas enormes más de lo que esperan los planificadores.

No hay suficientes transformadores para reemplazar las unidades antiguas.

Los transformadores son cruciales para la red eléctrica: regulan el voltaje a medida que la corriente viaja a través de los cables, aumentando el voltaje para una transmisión de larga distancia más eficiente y disminuyéndolo para viajes de media distancia y nuevamente para la entrega a edificios.

El Laboratorio Nacional de Energía Renovable estima que Estados Unidos tiene entre 60 y 80 millones de transformadores de distribución de alto voltaje en uso. Más de la mitad de ellos tienen más de 33 años, cifra que se aproxima o supera la esperanza de vida.

Reemplazarlos se ha vuelto costoso y requiere mucho tiempo, y las empresas de servicios públicos informan que los transformadores cuestan de cuatro a seis veces más que antes de 2022, además de la espera de varios años.

Para satisfacer la creciente demanda de electricidad, el país necesitará muchas más, quizás el doble de las que ya tiene.

Incluso los transformadores más pequeños como estos tienen una gran demanda y escasez. Foto AP/Mel Evans

La North American Electric Reliability Corporation dice que el tiempo de entrega, la espera entre un pedido y la entrega de un producto, alcanzó aproximadamente 120 semanas (más de dos años) en 2024, mientras que los grandes transformadores de potencia tardaron hasta 210 semanas (hasta cuatro años). Incluso los transformadores más pequeños utilizados para reducir el voltaje para la distribución a hogares y empresas se encargan hasta por dos años. Esos retrasos han ralentizado tanto el mantenimiento como las nuevas construcciones en gran parte de la red.

La fabricación de transformadores depende en gran medida de varios materiales y proveedores. Los núcleos de la mayoría de los transformadores estadounidenses utilizan acero eléctrico de grano orientado, un tipo especial de acero con propiedades magnéticas especiales, fabricado únicamente por Cleveland-Cliffs en sus instalaciones de Pensilvania y Ohio. Las importaciones han llenado este vacío desde hace mucho tiempo: aproximadamente el 80% de los grandes transformadores han sido históricamente importados de México, China y Tailandia. Pero la demanda global también ha aumentado, lo que limita el acceso al acero y al cobre, un metal blando que conduce bien la electricidad y es crucial en el cableado.

En reconocimiento parcial de esta escasez, en abril de 2024 el Departamento de Energía de EE. UU. retrasó la implementación de nuevas reglas de eficiencia energética para los transformadores, para evitar que la situación empeorara.

Lo que ralentiza aún más el progreso es que estos artículos no pueden producirse en masa. Deben diseñarse, probarse y certificarse individualmente.

Incluso cuando se construyen unidades, llevarlas a donde se necesitan puede ser una hazaña. Los grandes transformadores de potencia suelen pesar entre 100 y 400 toneladas y requieren transporte especializado, a veces necesitando uno de los 10 vagones superpesados ​​adecuados que hay en el país. Esa logística por sí sola puede agregar meses a un proyecto de reemplazo, según el Departamento de Energía.

A menudo se necesitan vagones enormes como este en Alemania para transportar transformadores de alta tensión desde el lugar donde se fabrican hasta el lugar donde se utilizan. Raymond Spekking vía Wikimedia Commons, CC BI-SA Otros equipos clave

Los transformadores no son las únicas máquinas de red que enfrentan retrasos. Un estudio realizado por el Instituto Nicholas de la Universidad de Duke, que cita datos de la firma de investigación y consultoría Wood Mackenzie, muestra que los tiempos de operación de los disyuntores de alto voltaje alcanzarán aproximadamente 151 semanas (casi tres años) para fines de 2023, aproximadamente el doble de la norma prepandémica.

Retrasos similares enfrentan varios tipos de equipos, como cables de transmisión que pueden soportar altos voltajes, aparamenta (una categoría técnica que incluye disyuntores, interruptores y fusibles) y aisladores que impiden que la corriente llegue a donde sería peligroso.

Para los proyectos de transmisión, los retrasos en los equipos pueden alterar los plazos. Ahora se necesitan más de 24 meses para adquirir cables de corriente continua de alto voltaje, y los proyectos de energía eólica marina están particularmente en dificultades: los pedidos de cables submarinos pueden tardar más de una década en cumplirse. Menos de 50 buques tendidos de cables operan en todo el mundo, lo que limita la velocidad a la que los fabricantes pueden instalarlos, incluso cuando ya están producidos.

Las tensiones en la cadena de suministro están afectando incluso al motor de la red eléctrica: las turbinas de gas natural. Fabricantes como Siemens Energi y GE Vernova tienen retrasos de varios años a medida que los nuevos centros de datos, la electrificación industrial y los proyectos de capacidad máxima inundan las carteras de pedidos. Siemens informó recientemente de una cartera de pedidos récord de 158.000 millones de dólares, con algunas estructuras de turbinas agotadas durante hasta siete años.

La acería Cleveland-Cliffs en Ohio produce un tipo especializado de acero que es esencial para fabricar transformadores. AP Photo/Sue Ogrocki Enfoques alternativos

Como resultado de estos retrasos, las empresas de servicios públicos están encontrando otras formas de satisfacer la demanda, como el almacenamiento en baterías, la gestión activa de la demanda de energía, la actualización de los equipos existentes para producir más energía o incluso la reactivación de sitios de generación fuera de servicio.

Algunas empresas de servicios públicos almacenan materiales para su propio uso o para venderlos a otros servicios públicos, lo que puede reducir las demoras de años a semanas.

También hubo varios otros esfuerzos. Además de retrasar los requisitos de eficiencia de los transformadores, la administración Biden otorgó a Cleveland-Cliffs 500 millones de dólares para mejorar sus plantas eléctricas de acero, pero la administración Trump canceló elementos clave de esa subvención.

Grupos industriales y de servicios públicos están explorando diseños estandarizados y subestaciones modulares para acortar los tiempos de entrega, pero admiten que son soluciones a mediano plazo, no soluciones rápidas.

Importantes incentivos gubernamentales, incluidas subvenciones, préstamos y acuerdos de compra garantizados, podrían ayudar a ampliar la producción nacional de estos materiales y suministros. Pero por ahora, las cifras siguen siendo altas: aproximadamente 120 semanas para los transformadores, hasta cuatro años para las unidades grandes, casi tres años para los disyuntores y más de dos años para la producción de cables de alta tensión. Hasta que los puntos esenciales de la cadena de suministro (acero, cobre, materiales aislantes y transporte pesado) se expandan significativamente, las empresas de servicios públicos gestionan la confiabilidad no a través de la construcción, sino a través de la coreografía.