Cómo garantizar la estabilidad de las redes eléctricas con una participación creciente de renovables

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

Abril es un mes que se caracteriza por una menor demanda eléctrica, ya que no se precisa ni calefacción ni aire acondicionado intensivos y es ideal para que las renovables cubran gran parte del consumo.

El pasado 28 de abril fuimos testigos de un evento indeseado, como fue, el fallo de todo un sistema eléctrico, una de las infraestructuras más complejas y costosas jamás construidas por la humanidad. Este tipo de sistema agrupa a miles de profesionales de diversas áreas –ingeniería, economía, operaciones, mantenimiento, y más– que colaboran día a día para que la electricidad fluya de forma continua, invisible y silenciosa desde las plantas generadoras hasta los millones de consumidores.

“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.

Fuente: Redacción

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

OPINIÓN. De las repercusiones del colapso eléctrico. Y echando algo de luz sobre el Apagón Ibérico.

 Las consecuencias de dicho apagón mayoritariamente son negativas, aunque no todas.

Fuera parte de las evidentes contrariedades que suponen para toda la ciudadanía, tanto de España como de Portugal.

Las lógicas incomodidades para usuarios de trenes eléctricos cuyo viaje fue interrumpido por la caída total del sistema eléctrico y también para los atrapados en ascensores o para los que viven gracias a la ayuda de los respiradores, y como no, los enfermos que tenían que acudir  a consulta médica, por no hablar de los ingresados en los hospitales, que afortunadamente no se les privó de los oportunos y necesarios cuidados para salvaguardar su salud, gracias a los grupos electrógenos de los que todos los hospitales españoles están dotados, que mantuvieron operativo toda la tecnología hospitalaria.

Pero por la parte positiva, la ciudadanía ha aprendido por las malas, la lección de la importancia de tener un simple radio/transistor (con pilas) y una forma de cocinar alternativa, tan sencilla como un camping/gas o cocina de gas, para hacer frente a la eventual caída del sistema eléctrico y la consecuente de las telecomunicaciones. También es importante llevar dinero en efectivo, porque en estos casos, no suelen funcionar teléfonos móviles, ni tarjetas de crédito, como ocurrió el día del apagón.

Por otro lado, debería valorarse las consecuencias económicas del colapso eléctrico y las responsabilidades del mismo, aún por determinar.

Afortunadamente, a día de hoy, se restituyó el sistema eléctrico prácticamente al 100 por 100.

Luego quedan los hechos que fundamentan las causas del cero energético, del sistema eléctrico Ibérico, que son los siguientes.

• El sistema cayó  a las 12,33 horas (horario de Madrid) del 28/04/25.
• El origen de dicha caída fue la desaparición en 5 segundos de 15 gigavatios/hora que supone el 60% de la demanda prevista para esa hora en España.

Ahora falta esclarecer el motivo de la desaparición de esos 15 gigavatios de potencia, atendiendo a las siguientes prioridades.

1. Determinando si el origen de dicha desaparición fue debida a un ataque cibernético.
2. Caso desechar el ataque, estudiar las causas de la desaparición de tanta potencia de golpe, para en la medida de lo posible, intentar evitar que esto volviese a repetirse de nuevo.

En mi modesta opinión, con los datos disponibles y como experto en ciberseguridad,  dada la enorme seguridad que tienen los sistemas informáticos centrales de las operadoras eléctricas, la gran sensibilidad de las redes eléctricas y la obligación de que el sistema eléctrico en todo momento esté balanceado entre oferta y demanda, me inclino más por un fallo técnico que por un incidente de ciberseguridad, que no excluyo, pues entiendo que es improbable pero no imposible que haya ocurrido. 

Por ello, al igual que dice el gobierno no hay que descartar ninguna hipótesis y se necesita una profunda investigación al respecto que dirima responsabilidades futuras.

Fuente: Redacción

Poniendo el foco sobre el Apagón Ibérico

Voy a intentar echar luz sobre el Apagón Ibérico, mostrando lo que probablemente ocurrió el 28/04/25 antes de producirse el apagón. 

Antonio Turiel, fue el experto que predijo el apagón 

Entrevista publicada por el diario digital www.publico.es, que por el interés general seguidamente reproduzco. 

El científico descarta que las centrales nucleares sean útiles frente a los cortes de luz y promueve el uso de energías renovables, pero estas deben contar con todas las garantías para asegurar un sistema estable.

Estábamos avisados. Un gran apagón no era solo una distopía literaria, sino también una posibilidad que las voces científicas llevaban tiempo advirtiendo. Ahora es ya una realidad. 

Antonio Turiel, físico e investigador del CSIC, autor de El futuro de Europa: Cómo decrecer para una reindustrialización urgente (Ediciones Destino, 2024) ha sido una de las figuras más prominentes en poner sobre la mesa el estado actual del sistema eléctrico.

En conversación con Público, Turiel explica que el sistema eléctrico, tal y como está planteado, es inestable. ¿La razón? "Se ha permitido una integración de energía renovable sin los necesarios sistemas de estabilización", declara. Se trata de una cuestión técnica, pero por utilizar un símil: "Es como si tú compras un coche y te lo venden sin frenos", compara el científico.

Maximizar beneficios sobre la calidad del servicio

"Los sistemas de producción de electricidad convencionales se basan en turbinas rotatorias. Como pesan mucho –decenas de toneladas–, dan inercia y estabilidad". Esto no sucede con otros modos de producir luz, como son el caso de la energía eólica y la fotovoltaica, por lo que "les cuesta responder a los cambios de demanda". "Eso es lo que favoreció que, cuando la forma de producir electricidad mayoritariamente era fotovoltaica, la red fue incapaz de reaccionar a los cambios que hubo en la petición de demanda. La inestabilidad viene de ahí".

"Cuando la forma de producir electricidad mayoritariamente era fotovoltaica, la red fue incapaz de reaccionar a los cambios de demanda"

El papel de las renovables en el "corte cero" –como los expertos conocen a los escenarios de apagón total– ha traído consigo cierta desinformación, con un Partido Popular que en sus declaraciones ha mostrado una férrea defensa de las nucleares. Pero el problema no se halla en el uso de fuentes limpias de energía, sino en su implantación sin todas las garantías. Lo que sucedió este lunes a las 12.33 horas "se evita con sistemas de estabilización, pero son caros y las grandes compañías se los han ahorrado".

La maximización de beneficios, y no las renovables, ha sido el principal problema que ha permitido un sistema vulnerable a emergencias nacionales como la de esta semana. Y es que del mismo modo que "no te pueden vender un coche sin frenos", Turiel remarca que a las fuentes limpias "forzosamente se las tendría que dotar de sistemas de estabilización".

De todos modos, implantar estos sistemas no era lo único que se podría haber hecho. "Una manera de compensar el problema hubiera sido manteniendo en parada caliente centrales de gas de ciclo combinado para que pudieran reaccionar rápidamente y compensar las bajadas", indica el del CSIC.

"Me parece una irresponsabilidad criminal por parte de las grandes compañías"

Turiel admite que, ante una bajada tan rápida, la parada en caliente quizás no habría sido capaz de compensarla, pero pone de relieve que "media hora antes del apagón había señales de inestabilidad muy claras en el sistema". Entonces habría sido el momento de activar las centrales, pero no sucedió. ¿Por qué? "Porque el precio de la electricidad en el mercado mayorista era cero y, a pesar de que les compensan por el gas que queman, no les daba suficiente beneficio, así que prefirieron apagarlas del todo". "A mí esto me parece una irresponsabilidad criminal por parte de las grandes compañías. No entiendo cómo han podido hacer esto", critica el experto.

La falacia de las nucleares

El líder de los populares, Alberto Núñez Feijóo, no tardó en reclamar al Gobierno que "rectifique" en materia nuclear y prolongue la vida de las centrales. A su petición se sumó la presidenta de Extremadura, María Guardiola. Sus declaraciones tienen lugar en un contexto en el que Almaraz, la central nuclear más vieja de España y ubicada en Cáceres, tiene los días contados. De acuerdo con el Plan Nacional Integrado de Energía y Clima del Gobierno, está previsto que uno de sus reactores pare en 2027 y el segundo en 2028, hasta que la central quede completamente desmantelada.

"Las nucleares en absoluto resuelven el problema porque son igual de inflexibles que las renovables sin sistemas de estabilización"

Sin embargo, Turiel subraya que "la nuclear respondió muy mal a esta situación porque también es bastante inflexible, no se adapta a los cambios". De hecho, cuando la bajada repentina de gigawaltios tuvo lugar, sus sistemas de protección "saltaron y las pusieron en parada de emergencia". "Las nucleares en absoluto resuelven el problema porque son igual de inflexibles que las renovables sin sistemas de estabilización", insiste.

¿Volverá a ocurrir otro apagón?

Múltiples voces expertas en la materia venían tiempo apuntando al estado del sistema eléctrico y sus posibles consecuencias, como un gran apagón. Ya ha sucedido, y en este contexto, cabe preguntarse: ¿volverá a hacerlo? De acuerdo con Turiel, es altamente improbable que lo haga en el corto plazo. "En el momento del apagón, los ciclos combinados representaban solamente el 3% del consumo total. Ahora mismo representan el 40%. Con tal grado de estabilización por ciclos combinados y por hidroeléctrica, no va a pasar".

La cuestión, no obstante, va más allá del futuro más cercano. Y el reto que el corte cero del lunes plantea tiene que ver con una configuración resiliente del sistema eléctrico también en el largo plazo. "Esto no se puede volver a permitir", resalta el científico. Para ello, Turiel asume que en el corto plazo sería complicado implantar todos los sistemas de estabilización necesarios para las fuentes renovables en España. Por este motivo, considera importante "tener al quite las centrales de gas de ciclo combinado para compensar los problemas que se puedan observar".

Asimismo, hay una cuestión fundamental para mantener las condiciones de posibilidad de la propia vida: decrecer. "El primer paso es aceptar que no podemos seguir con la idea de crecer para siempre en un planeta finito en los que los recursos son menguantes", resalta el experto del CSIC. "El paso que se necesita es cambiar la manera de producir y cambiar la manera de consumo", reivindica. Turiel reitera que son muchos  los cambios que se deben llevar a cabo, "pero bueno, lleva tiempo. Y lleva tiempo explicarlos también".

Fuente: ww.publico.es

CONCLUSION

Esperemos que las operadoras eléctricas, si resultan implicadas en el gran apagón del 28/04/25, se hagan responsables de las consecuencias del mismo. Puesto que, como arriba ha quedado demostrado, previamente al colapso eléctrico de ese día, eran conocedoras de la necesidad de renovar las infraestruras, adaptando las renovables con las mejoras necesarias para hacerlas estables en todo momento, con el resto de tecnologías generadoras de electricidad, y así evitar los costosos apagones eléctricos.

Fuente Redacción