La energía eléctrica es un bien fundamental, indispensable e insustituible que impulsa el crecimiento económico y facilita una mejor calidad de vida. Desde el alumbrado público, pasando por cada hogar, hasta la operación de industrias y servicios, la electricidad es indispensable para todas las actividades del país. Por tanto, conocer y comprender el sector eléctrico es necesario, puesto que todas las personas ya sean autoridades, empresas, comercios o ciudadanos, participamos, dependemos y afectamos su funcionamiento. 

Con la finalidad de facilitar la comprensión de este sector y fomentar que todas las personas, puedan participar de manera más eficiente en la generación, uso y consumo de energía eléctrica, para así fomentar la transición hacia un sector eléctrico moderno, confiable, seguro, eficiente y de bajas emisiones contaminantes, el Instituto de Desarrollo, Energía y Ambiente A.C. (IDEA) presenta este documento. 

IDEA es un centro de pensamiento e investigación enfocado a promover la descarbonización del sector energético de México mediante análisis, investigaciones y propuestas de políticas públicas, programas y proyectos. IDEA es una institución sin afiliación política ni económica que no recibe ni dona recursos a entidades privadas ni gubernamentales. 

El Instituto está conformado por un grupo multidisciplinario de investigadores y expertos en los diversos sectores energéticos y económicos. Este documento se enfoca en el sector eléctrico mexicano, por lo que utilizamos los conceptos y definiciones conforme al marco regulatorio vigente a noviembre de 2024.

En un inicio, en el resto de esta Primera Sección 1. Introducción, presentamos los conceptos básicos que nos permitirán abordar en las secciones siguientes otros conceptos y las bases del funcionamiento del sector. 

En la Sección 2. Estructura básica del SEN, exponemos la estructura básica del Sistema Eléctrico Nacional (SEN) y presentamos algunos datos sobre el estado actual del mismo. 

Con dichas bases, en las Secciones 3. Fundamentos de las tecnologías de generación y 4. Fundamentos de las redes eléctricas, explicamos los fundamentos del funcionamiento de las tecnologías de generación y de las redes eléctricas bajo un enfoque de ingeniería básica. 

En la Sección 5. Marco Jurídico procedemos a revisar el marco jurídico vigente con la finalidad de comprender cómo se regulan las distintas actividades de la Industria Eléctrica. 

Posteriormente, en la Sección 6. Mercados eléctricos, abordamos los mercados eléctricos que actualmente se encuentran en operación. Finalmente, en la Sección 7. Demanda, consumo y balance de despacho eléctrico, explicamos la importancia del balance entre la demanda y la generación. 

La Industria Eléctrica es un concepto que abarca al conjunto de actividades de generación, transmisión, distribución y comercialización de energía eléctrica. Además, incluye la planeación y el control del Sistema Eléctrico Nacional (SEN) y la operación del Mercado Eléctrico Mayorista (MEM). 5 Es importante diferenciar a la Industria Eléctrica del sector eléctrico en general. Mientras que la primera se enfoca en las actividades mencionadas, el sector eléctrico también incluye lo que provee de insumos primarios necesarios para estas actividades. 

El SEN es un complejo sistema que integra todas las líneas de transmisión de la Red Nacional de Transmisión (RNT), las líneas de distribución de las Redes Generales de Distribución (RGD), las centrales eléctricas que entregan energía a estas redes y todos los equipos e instalaciones que permiten su operación. 

Dentro del SEN, existen diversos mercados eléctricos donde no solo se compra y vende energía eléctrica, sino también otros productos necesarios para su funcionamiento. Cabe destacar que, aunque se hable de mercados eléctricos, esto no implica que todas las actividades sean privadas; existen mercados conformados por monopolios naturales como la transmisión y la distribución. Los actores que participan en la Industria Eléctrica se conocen como participantes y pueden ser autoridades, empresas o usuarios. 

Como cualquier actividad humana, la Industria Eléctrica tiene impactos ambientales y sociales. Entre los impactos ambientales más significativos se encuentran las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), principalmente producidas por la quema de combustibles fósiles como el carbón, el combustóleo y el gas natural, este último es la principal fuente de energía eléctrica en el país. Otros impactos son el uso de suelo o agua, así como emisiones de contaminantes como partículas suspendidas que, a diferencia de los GEI, tienen un impacto local y dañan la salud humana y a los ecosistemas. 

Antes de continuar a las siguientes secciones, es importante partir con una consideración esencial: la energía eléctrica no se puede almacenar directamente en las cantidades que se consume. Esto se debe a que la energía eléctrica es un tipo de energía que se explica mediante los campos electromagnéticos, los cuales son una característica intrínseca de la materia. 

Por lo general, se suele simplificar diciendo que la energía eléctrica consiste en electrones moviéndose por un conductor (un cable), pero en realidad su velocidad de desplazamiento es extremadamente baja. Lo que realmente se desplaza entre los conductores, casi a la velocidad de la luz, son los campos electromagnéticos que la humanidad utiliza para generar trabajo en los equipos que hemos inventado, desde lámparas hasta computadoras, motores y muchos otros dispositivos. 

Como el lector podrá imaginar, a diferencia de otras fuentes de energía como la gasolina, la leña o incluso el gas, la energía eléctrica es intangible y no se puede almacenar para usarla en el momento que se desee. La forma más cercana a esto son las baterías, las cuales no almacenan energía eléctrica en sí misma, sino energía química que está lista para reaccionar y generar electricidad. 

Algo similar ocurre con otros tipos de almacenamiento de energía, como el hidrógeno, que también consiste en una reacción química que libera electricidad, o las 6 presas, donde se almacena energía potencial en forma de agua embalsada. El hecho de que la energía eléctrica no se pueda almacenar en las cantidades en las que se consume hace necesario que siempre tenga que existir un balance entre la generación y la demanda, lo cual da lugar a todas las actividades e infraestructuras que abordaremos en este documento. 

Para terminar con esta introducción, definiremos algunos conceptos fundamentales. Como ya mencionamos, las definiciones siguientes se basan en las definiciones oficiales establecidas en el marco regulatorio vigente. 

• Calidad: Grado en el que las características y condiciones del suministro eléctrico cumplen con criterios de calidad de la energía eléctrica, como rangos permitidos de tensión eléctrica, rangos de frecuencia eléctrica, factor de potencia mayor a 0.95, límites de armónicos en voltaje y corriente, y fluctuaciones de tensión (flicker), con el objetivo de garantizar el correcto desempeño e integridad de los equipos y dispositivos de los usuarios finales. 

• Confiabilidad: Capacidad para satisfacer la demanda eléctrica de los usuarios finales bajo condiciones de suficiencia y seguridad de despacho, incluyendo la continuidad del suministro eléctrico y la resiliencia del sistema ante contingencias. 

• Continuidad: Capacidad para satisfacer la demanda eléctrica de los usuarios finales con la menor frecuencia y duración posibles de interrupciones, asegurando la disponibilidad del suministro eléctrico en todo momento. 

• Seguridad de Despacho: Condición operativa en la que se garantiza la calidad y continuidad de la operación del SEN a corto plazo, incluso frente a la falla de uno o varios elementos del sistema. 

• Intermitencia: Es la característica de un recurso utilizado para la generación eléctrica que no se puede ajustar a la demanda energética. Las fuentes de energía intermitentes pueden ser predecibles, pero no están continuamente disponibles para su conversión en electricidad. Aunque las energías renovables son intermitentes, la energía generada puede ser almacenada, lo que permite gestionar mejor su uso y mejorar la fiabilidad del suministro eléctrico. 

• Variabilidad: Se refiere a los cambios, fuera de los rangos establecidos, en el voltaje o la frecuencia del sistema eléctrico. Estas variaciones son normales hasta cierto punto, pero si superan los límites permitidos, pueden generar problemas en el suministro de energía o en los dispositivos conectados