El apagón que afectó este lunes a la península ibérica evidenció la fragilidad de un sistema eléctrico cada vez más complejo. La mayor penetración de las energías renovables obliga a repensar cómo operamos y protegemos una infraestructura crítica.
Artículo publicado en Agencia Sinc.es que por el interés general reproduzco a continuación
“Aunque ahora abundan las hipótesis, necesitaremos días o incluso semanas para comprender con certeza lo ocurrido”
Algo claramente salió
fuera de lo previsto, provocando consecuencias de gran alcance. Aunque ahora
abundan las hipótesis, necesitaremos días o incluso semanas para comprender con
certeza lo ocurrido. Para aproximarnos a una explicación, conviene repasar cómo
funciona y se mantiene en equilibrio un sistema eléctrico moderno.
El equilibrio es fundamental
Desde el punto de
vista técnico, la red eléctrica está diseñada para mantener, en todo momento,
un balance preciso entre la energía generada y la consumida. Cuando este
equilibrio se rompe, incluso por milisegundos, pueden producirse
inestabilidades transitorias. Si el desequilibrio persiste más allá de unos
pocos segundos, el riesgo de un colapso del sistema se incrementa
considerablemente.
En los sistemas de corriente alterna, la frecuencia de la señal eléctrica –50 Hz en Europa– actúa como indicador clave de este equilibrio. Una frecuencia superior a la nominal sugiere un exceso de generación; una frecuencia inferior, una carencia. Por ello, los Códigos de Red establecen márgenes estrictos de tolerancia tanto para la frecuencia como para la tensión.
“La red eléctrica está diseñada para mantener un balance preciso entre la energía generada y la consumida. Cuando este equilibrio se rompe, incluso por milisegundos, pueden producirse inestabilidades transitorias”
Si un generador o
subestación se desvía de esos márgenes, los sistemas de protección están
diseñados para aislarlos automáticamente, evitando efectos indeseados o
impredecibles. Cuando se habla de que el sistema “perdió generación”,
generalmente se refiere a la desconexión de generadores causada por estas
protecciones, ante condiciones anómalas. Esto es justo lo que pasó el pasado
día 28 y provocó una cadena de eventos llevándonos al apagón.
¿Cómo mantener la
estabilidad de la red?
Históricamente, la
estabilidad de la red eléctrica dependía de la llamada “masa rotativa”: la
inercia mecánica de los grandes generadores síncronos conectados directamente a
la red. Esta inercia actuaba como un amortiguador natural frente a
perturbaciones rápidas, ayudando a mantener la frecuencia estable frente a
cambios bruscos en la generación o la demanda.
Sin embargo, las fuentes renovables modernas, como la solar fotovoltaica y la eólica, no disponen de esta capacidad. Están conectadas a la red mediante convertidores electrónicos de potencia, los cuales, por su diseño, no reaccionan de forma automática a las variaciones de frecuencia ni participan activamente en el control de la tensión, salvo que se programen específicamente para ello.
“Históricamente, la estabilidad de la red se apoyaba en la inercia de grandes generadores; las renovables carecen de esta capacidad, pues están conectadas por convertidores electrónicos de potencia, que requieren control específico para aportar esa función”
Además de su
dimensión técnica, el sistema eléctrico es un ecosistema económico sofisticado.
Funciona mediante diferentes mercados, principalmente el mercado de energía
(que define el mix de generación horaria) y el mercado de servicios de ajuste
(que garantiza el equilibrio en tiempo real incluso ante contingencias).
Estos mercados buscan
minimizar el coste global de la energía, pero la incorporación creciente de
renovables –que, una vez instaladas, generan a coste marginal cero– aumenta la
necesidad de servicios auxiliares para asegurar la estabilidad del sistema. En
otras palabras, lo que se gana en eficiencia económica puede requerir mayores
inversiones en fiabilidad operativa.
Cuando las renovables
son mayoritarias
El mes de abril,
caracterizado por baja demanda eléctrica (ni calefacción ni aire acondicionado
intensivos), es ideal para que las renovables cubran gran parte del consumo.
Esto reduce el coste de producción, pero también implica operar la red en
condiciones de baja inercia, con menos generadores rotativos y más
convertidores electrónicos. Todo indica que el incidente del 28 de abril se
produjo bajo estas condiciones, que, sin duda, contribuyeron al fallo.
Afortunadamente, los
convertidores modernos ya pueden ser controlados para imitar el comportamiento
de la generación rotativa, ofreciendo soporte de inercia y ayudando a
estabilizar frecuencia y tensión.
"El mes de abril, caracterizado por baja demanda eléctrica es ideal para que las renovables cubran gran parte del consumo. Esto reduce el coste de producción, pero implica operar la red en condiciones de baja inercia, lo cual pudo contribuir al fallo"
Los investigadores de
la Unidad de Sistemas Eléctricos de IMDEA Energía trabajamos en el desarrollo
de nuevos algoritmos de control para convertidores de potencia que sirvan como
interfaces para fuentes renovables y para baterías. Para que esto sea una realidad
generalizada, se requieren cambios en la regulación, incentivos económicos y
nuevos esquemas de remuneración que valoren estos servicios.
En países como
España, que operan redes relativamente aisladas, ya se están creando mercados
específicos para servicios de estabilidad –como la inercia real o virtual–, y
se están revisando los requisitos de conexión para permitir que las renovables
participen activamente en el control del sistema.
Desde la perspectiva
de un ingeniero, queda claro que, para garantizar la fiabilidad de los sistemas
eléctricos bajo condiciones operativas cada vez más exigentes, necesitamos
repensar los principios tradicionales de operación. No se trata solo de adaptarse,
sino de definir nuevas especificaciones para un sistema, un producto vital, que
evoluciona rápido y del que todos dependemos.
Milan Prodanovic,
investigador sénior y jefe de la unidad de Sistemas Eléctricos en IMDEA ENERGÍA
Javier Roldán Pérez,
investigador titular de la Unidad de Sistemas Eléctricos en IMDEA Energía,
IMDEA
Fuente: Agencia Sinc.es
ANEXO I
Conceptos
básicos
1) Sistema eléctrico
español.-
Es un sistema eléctrico basado en que solo
se genera la electricidad necesaria para ser consumida al momento.
a) Cuando existe un desequilibrio por exceso de generación, la energía eléctrica sobrante se destruye o se acumula en baterías (en pocos casos)
b) Pero cuando el
desequilibrio se da porque no hay suficiente energía eléctrica generada para atender
las demandas, si las medidas de respaldo fallan, bien porque no existen o no funcionan, se producen
desequilibrios que pueden derivar en el apagón total del país, como ocurrió el otro
día en España.
2) Masa Rotativa.- Generada por la
inercia mecánica de los grandes generadores
a) La inercia mecánica de
los grandes generadores se genera solo en las tecnologías tradicionales
(incluida la hidráulica) como consecuencia del giro de las turbinas.
b) Las renovables, que genera la electricidad
por medio de convertidores electrónicos de potencia, no generan la inercia
mecánica, a no ser que estos sean programables, para que si lo hagan.
3) Soluciones de
estabilidad a la integración de las renovables en el sistema eléctrico.
a) Utilizar convertidores de potencia programables para que simulen la inercia mecánica aportada por los grandes generadores.
b) Conectarse a la red
eléctrica europea,
bien por Francia o bien por Italia.
c) Utilizar grandes baterías de acumulación, donde se guarde la electricidad generada y no consumida, para luego ser utilizado en
situaciones límite y así evitar apagones como el del otro día.
Australia utiliza esta última técnica y TESLA, la empresa de Elon Musk, fue quien desarrolló el sistema de baterías de acumulación de electricidad sobrante.
Fuente: Redacción
ANEXO II
La batería más grande de Tesla en Australia
Fue
fabricada para la empresa de energías renovables Neoen, tiene una capacidad de
almacenamiento de 129 megavatios-hora (MWh) y una potencia de 100 megavatios. Se construyó en el Hornsdale Reserve y es capaz de alimentar hasta 30.000
hogares durante una hora.
Detalles
adicionales:
- Ubicación.- La batería se
encuentra en el Hornsdale Power Reserve en Australia, cerca del Hornsdale Wind
Farm.
- Propósito.- Inicialmente, la
batería se construyó para ayudar a estabilizar la red eléctrica australiana,
especialmente ante la creciente integración de energías renovables variables
como la solar y la eólica.
- Beneficios.- La batería puede
absorber breves fallos en la red, reduciendo los cortes de energía para los
residentes y aliviando la carga de la red. También puede ser utilizada para
almacenar energía cuando los precios son bajos y venderla cuando la demanda es
alta.
- Capacidad
de almacenamiento.-
Puede almacenar 129 MWh de energía.
- Potencia
de descarga.-
Puede descargar 100 MW de potencia.
- Expansión.- Desde su construcción inicial, la batería ha sido ampliada a 150 MW, aunque la capacidad de almacenamiento ha aumentado a 194 MWh, según algunas fuentes.
ANEXO III
Medidas de respaldo de la red eléctrica de España
Éstas incluyen la red de transporte de alta tensión,
la regulación secundaria para el equilibrio entre generación y demanda, y la
capacidad de intercambio comercial entre diferentes regiones.
- Red de transporte.- La red de transporte, gestionada por Red Eléctrica de España (REE), es una red mallada de alta tensión (400 kV y 220 kV en la Península, y 220 kV, 132 kV y 66 kV en Baleares y Canarias) que asegura la distribución segura y fiable de la electricidad.
- Regulación secundaria.- Este servicio, también gestionado por REE, corrige los desvíos en el equilibrio entre generación y demanda, tanto a nivel de intercambio previsto como en la frecuencia del sistema.
- Capacidad de intercambio.- La capacidad de intercambio entre diferentes regiones, como la prevista para el mes de abril de 2025, permite un flujo de electricidad entre zonas con exceso de demanda y zonas con exceso de generación.
En resumen, la red eléctrica nacional se beneficia de una red de transporte robusta, de mecanismos de regulación para el equilibrio entre oferta y demanda, y de interconexiones que permiten un intercambio fluido de energía entre regiones.
Lamentablemente, el día del apagón fallaron las medidas de respaldo, o no fueron suficientes, por lo que entiendo habrá que darles una vuelta a todas ellas y/o quizás añadir nuevas medidas de respaldo.
Fuente: Redacción
