...me ha servido aquí de imagen: sobre una base rocosa irregular, un relleno de arena crea un fondo confortable, que si se elimina deja al descubierto las asperezas. De igual modo, hay energías que pueden cubrir las irregularidades de un suministro que en cada instante debe igualar la oferta y la demanda de electricidad. Pero por desgracia no se trata de energías renovables.
La muy ilustrativa serie de artículos que Antonio Turiel viene publicando en su blog The Oil Crash me ha servido para extraer de ella unas gráficas en que las irregularidades del suministro de energía de diversas fuentes semejan las ásperas rocas que la arena tapa. Infortunadamente, dosificar las fuentes de energía en cada instante es muchísimo más complicado que descargar unos camiones de arena. Y además la "arena" en cuestión no es precisamente "energía limpia".
Del primer artículo, La Lavadora de Medianoche en una Noche de Calma Chicha. Prelavado, seleccioné algunos de estos rocosos relieves energéticos y una selección mía de explicaciones para perezosos. Intentaré ahora continuar con el segundo.
Las gráficas ahora no representan la energía producida a lo largo del tiempo, esto es, la continua producción de trabajo, en cualquiera de sus formas, sino la potencia como capacidad para producirlo. Y ahí es donde mejor se ven las discontinuidades.
La Lavadora de Medianoche en una Noche de Calma Chicha. Preaclarado.
El momento puntual.
¿Acaso no nos acordamos de que el precio no es el mismo a las 3:00 de la madrugada que a las 21:00 de la noche?¿Por qué eso?
Pues es muy sencillo: la electricidad es efímera. Sólo existe en el fugaz período de tiempo que tarda en viajar desde A, donde otra fuente de energía se transforma en una potencia concreta, hasta B, donde es consumida y transformada de nuevo en otro tipo de potencia, y todo ese viaje, a la velocidad (limitada) de la luz.
Si en B se demanda menos potencia que la generada en A, tenemos una subida de tensión. Si se demanda más, una bajada que puede llevar a un apagón.
La primera consecuencia, la más fundamental, la base sobre la cual se realiza todo el dimensionamiento del sistema eléctrico, es que la potencia generada y la potencia consumida deben ser iguales en todo momento, deben estar en equilibrio.
Un momento de desequilibrio y podemos tener problemas más o menos graves, que van desde los microcortes y bajadas de tensión imperceptibles, hasta apagones, o grandes subidas de tensión con aparejos ardiendo y demás.
Afortunadamente, esto último es poco común, pero cada vez más probable, como se explicará en el segundo bloque de esta serie.
Repito: un momento de desequilibrio, y se puede liar parda.
Por tanto, lo que en realidad importa es que pasa en cada instante: la potencia.
En la factura, nos cobran una parte fija en concepto de potencia instalada (y eso se analizará en el tercer bloque de esta serie), mientras que hay otra parte que es la energía consumida… y quizás repartida en franjas horarias, incluso con tarifas dependiendo del día y la estación.
Por eso es muy importante volver a ver algunas de las gráficas anteriores pero en formato potencia en lugar de energía producida.
La REE da varios tipos de datos, pero cuando uno se mira el consumo (que es lo mismo que la producción) diario, lo que da es potencia (y encima más de 24 horas) producida por tipo de central a intervalos de 10 minutos.
Si lo que se baja, que es lo que se analizó en la anterior entrada, es el consumo de varios días, lo que devuelve la REE en sus formatos de hoja de cálculo, es energía generada en total durante ese día. Un sólo dato por cada tipo de central por día.
Mucha menos información, interesante a la hora de facturar, pero bastante poco relevante (no del todo, ojo) en comparación con lo que importa a la hora de analizar la estabilidad de la red eléctrica, que es la potencia.
Así pues, para hacer el análisis presentado hoy, hay que bajarse los datos de producción/consumo diario para cada día de un intervalo, recortar las horas de antes y de después del día, y hacer un copia/pega en una nueva hoja de cálculo con muchísimos más datos para poder ver la evolución de la potencia entregada en cada momento durante varios días.
La REE tiene sus razones para hacer eso, puesto que concatenar estos datos fácilmente se sube a más de medio millón de valores para todo un año, a alrededor de 1872 datos por día. Eso en realidad todavía está (muy muy) lejos de ser realmente Big Data, pero para la mente humana es bastante.
Por eso nos centraremos en períodos de un par de semanas, que es bastante manejable.
Como ejemplo, las dos semanas del 5 a 18 de Julio de 2021.
Son estas dos gráficas. Primero, la gráfica al estilo de la entrada anterior, de energía fotovoltaica:
Ahora, la que realmente importa, la de potencia ‘instantánea’ fotovoltaica durante esas dos semanas:
Pues bien, estas dos gráficas salen del mismo sitio, y a partir de los mismos datos y hechos. Ninguna es falsa estrictamente hablando.
Pero resulta obvio que no dicen exactamente lo mismo, a pesar de presentar la misma cantidad de energía. La de abajo es la que importa, dado que la electricidad es potencia.
Sin embargo, los defensores de las renovables sólo ven la primera, la de arriba: esconde lo que realmente importa, mientras da una apariencia muy irreal de lo que pasa de verdad.
Si nos atenemos a la de abajo, queda en evidencia que hay períodos en los que la fotovoltaica no produce nada de nada de nada. Es obvio, de perogrullo: de noche no hay Sol, así que no hay potencia.
Sin embargo la idiosincrasia de la electricidad es tajante: si no hay nadie que pueda suministrar, y evidentemente la fotovoltaica no puede, entonces tenemos un apagón.
Punto. No hay más.
La fotovoltaica NO nos puede dar lo que necesitamos.
Echemos una ojeada ahora a la que con anterioridad ya se vio bastante más aleatoria: la eólica. De nuevo, las dos versiones:
Según el método de las energías, a partir de los datos de la entrada anterior. Ahora, según la potencia, con datos más definidos:
Según el método de las energías, a partir de los datos de la entrada anterior. Ahora, según la potencia, con datos más definidos: Pues si en la entrada anterior ya se veía muy variable el viento, en esta nueva representación de exactamente lo mismo, sólo que con más datos, la cosa pinta muchísimo peor.
Sin embargo, mirando la gráfica de arriba, la que presentan pública e interesadamente los interesados en este tipo de tecnologías, especialmente la fotovoltaica, parece que no vaya a haber ningún tipo de problema. Por mucho que sea de sentido común que sí que hay un problema. Y un problema grave.
Ese tipo de manipulación a la hora de presentar datos que son medias verdades mientras ocultan lo que realmente importa es una de las características típicas de este tipo de políticas.
Es una falacia. Y que se obvie el sentido común es algo encima preocupante.
Vayamos ahora a los datos numéricos:
La fotovoltaica, como es lógico, concentra toda su producción energética en unas horas, llegando a picos de unos 9 GW. Es decir, ⅔ partes de la potencia total instalada de alrededor 13,715GW. Recordemos que es julio, justo tras el Solsticio, y que el sol está muy alto, en teoría, estamos en los meses de más producción del año… y de pico, sólo llega a ⅔ parte de lo que debería.
En cuanto a la eólica, se puede observar que hay días seguidos en los que, de media, no llega a 4GW, con un pico máximo de 14GW… que es la mitad de la potencia instalada de 27,983GW.
Con mínimos por debajo de 2GW, tenemos que durante cinco días la media de producción ha estado rondando los 4GW, es decir, el 7 y el 14% de la potencia instalada, respectivamente.
Para finiquitar la parte de renovables ‘clásicas’, es muy relevante esta otra gráfica, la de la producción termosolar con (algo de) almacenamiento:
De nuevo resulta fácil contar los días. También resulta fácil ver la potencia unos 2,2GW, muy cerca de la potencia máxima instalada de 2,3GW.
También es notable y fácil de ver la potencia instalada que puede producir a partir de energía almacenada: unos 750MW. Se observa en las ‘plataformas’ que se producen tras la caída del sol, las ‘bajadas’ tras los picos de máxima potencia.
También es muy notable la oscilación en dos días nublados, en que apenas se produce miseria en uno (un pequeño pico de 500MW) y bastante menos en otro (alrededor de 1,3GW de pico, con menos de 500MW tras la puesta del Sol).
Así mismo, es muy relevante que en en varias ocasiones el almacenamiento hace gala de desaparecer. Y también es relevante que siempre hay un gran pico de bajada antes de la subida.
Como contrapartida, veamos, resumido en una única gráfica, cuatro categorías más: nuclear, carbón, térmica renovable y cogeneración/residuos.
Como se puede observar, la diferencia con la gráfica de la entrada anterior es prácticamente nula. Las cuatro son prácticamente planas, y queda fácil de ver en qué momento y durante cuánto tiempo ha habido una central nuclear parada.
Más detalles al respecto, en la línea de la nuclear se ve, se puede apreciar claramente, que la puesta en marcha de la central parada no es inmediata, no es una subida brusca, es una rampa, mientras que la parada sí que es una bajada brusca. Ese es un detalle cualquier cosa menos nimio: tarda más de 20 horas en volver a producir a tope.
Otro par de observaciones se refieren a las (afortunadamente) bajas cantidades de producción de carbón y térmica renovable. Lo del carbón, es obvio: es el mayor emisor de CO2 que hay. Lo de la mal llamada térmica renovable, es que es otra energía que quema biomasa (es decir, CO2 sustraído de la atmósfera) y también emite más CO2 aún por MWh que el propio carbón, mientras además se encarga de deforestar el mundo: es probablemente una de las peores apuestas ‘renovables’ que hay, y afortunadamente muchas entidades ecologistas ya se han dado cuenta del error.
Vayamos ahora a por cuatro gráficos más sumamente relevantes y que forman el núcleo importante de toda la temática a explorar en los dos primeros bloques de esta serie (y que tiene enormes repercusiones en el resto). La explicación ‘dura’ se deja para más adelante, pero es muy relevante el empezar ya mismo a analizarlas.
Primero, la producción/consumo total de potencia. Recordemos que se consume exactamente lo que se produce.
Contar los días aquí es prácticamente inmediato. Una ojeadita rápida revela algunos detallitos: los fines de semana son fáciles de reconocer por una demanda de potencia más baja, entre semana el pico de consumo está alrededor del mediodía, mientras que los fines de semana el pico está, sobre todo los domingos, tras el anochecer, y de noche cae mucho la demanda: de picos de alrededor 35GW se baja a valles de menos de 25GW, un 71% del máximo.
Aún así, hay ciertos detalles que son muy difíciles de observar a simple vista en esta gráfica. Eso, igual que las implicaciones de todo ello se dejan para más adelante.
Vayamos ahora a por los ciclos combinados.
La variabilidad vuelve a ser enorme, superior a la fotovoltaica y la eólica. Sin embargo, la diferencia entre picos es mucho menor. En ningún momento llega a cero como la fotovoltaica (es decir, NUNCA SE DEJA DE CONSUMIR GAS). La diferencia entre el pico máximo de 7,5 GW y el mínimo, inferior a 1GW es bastante elevada, con un mínimo alrededor del 15% del máximo.
Aún así, lo más destacable es que la potencia de pico es de poco más de una cuarta parte de la potencia instalada: 7,5GW/26,25GW, como el 28%… de pico máximo!!! De mínimo… 1GW/26,25GW, menos del 4%.
El uso de las centrales de ciclo combinado es muy bajo. Una cosa buena: se quema menos gas. Las cosas malas… pues de esto va toda esta serie.
Veamos ahora la penúltima gráfica relevante de estas dos semanas, la hidroeléctrica:
Si uno se fija un poco, se pueden contar los días de forma fácil, muy fácil. Es sumamente oscilante. Y, lo más llamativo de todo es que produce ‘potencias negativas’.
Ese par de picos (uno pequeño, uno grande, y un tercero apenas discernible si es que llega a ser negativo) que la potencia baja por debajo de cero, significa que en lugar de producir está consumiendo: se está bombeando agua.
Un análisis pormenorizado del uso de la energía hidroeléctrica sería muy extenso, así que algunos detalles como el tema de sequía y gestión del agua para otros usos se dejarán de lado al salirse de la temática.
Para el final, se verá una gráfica que se dejó de lado anteriormente por parecer irrelevante. Nunca lo ha sido, especialmente en el caso que nos interesa. Se trata de los intercambios internacionales.
La media de energía de estos intercambios internacionales es muy baja, de ahí que en el estudio anterior por energía fuese despreciada. Es otro caso relevante que apenas merece atención en muchos casos, pero, como ya se ha demostrado, cuando se entra en el detalle de potencia instantánea la cosa cambia mucho, toma más relevancia.
Como se verá algo más adelante, la relevancia de estos intercambios internacionales es elevadísima, uno de los puntos más importantes. Sin embargo, que en el caso español sea relativamente reducida, como algunos ya han dicho, tiene también cierta importancia.
Es la razón por la que se considera a España una ‘isla energética’ en cuanto a electricidad. Y eso tiene sus cosas buenas y sus cosas malas. De nuevo, estamos ante el corazón de la problemática.
En cuanto a la gráfica en sí, se puede observar cómo hay fuertes variaciones que van desde 2GW positivos a 3GW ‘negativos’. Los positivos son potencia extranjera que entra, mientras que los negativos es generación nacional que se exporta.
La media es aproximadamente cero. De hecho, en los datos de energía que da la REE ni siquiera aparece.
Otro detalle que se omite.
Hasta aquí el análisis de lo que son dos semanas de verano.
Sigue analizando el artículo dos semanas de invierno, entre el 4 y el 17 de Enero de 2021. Incluiré sólo algunos comentarios sobre la variación respecto al verano.
En la eólica no hay grandes diferencias entre verano e invierno, aunque ahora se observan algunas subidas y bajadas muy rápidas.
Sobre las dos tecnologías solares, la fotovoltaica y la termosolar:
Cabe destacar que los picos de la fotovoltaica están bastante por debajo de los homólogos de julio: 5GW frente a 9GW… menos de la mitad de la potencia instalada. También son más estrechos, con lo que la energía total producida es todavía menor al estar menos horas produciendo.
Y eso, si observamos los días soleados, que si miramos los nublados la cosa se queda en menos de 1GW de pico… y en nada en la termosolar.
Esta última se observa todavía más variable, con picos que a duras penas llega a 1,5GW de los 2,3GW instalados, pero lo que más llama la atención es la nula producción tras la puesta del sol. Simplemente no hay energía acumulada que se pueda usar de noche ni para cubrir ningún pico.
En cuanto a las tecnologías 'fijas' (nuclear, cogeneración, carbon y térmica renovable):
De nuevo, parada de una nuclear y clara rampa de subida de la misma para volver a producir. De nuevo, cogeneración y térmicas renovables planas.
La nota (negativa) la pone el carbón, que varía bastante, además de subir y llegar a cotas en las que no se estuvo en el julio que siguió a ese enero. También se nota más la variabilidad del mismo, especialmente la velocidad de las bajadas, si bien hay al menos una subida bastante más acelerada que en el caso de la nuclear.
Completa el análisis invernal mostrando los gráficos, (que omito) correspondientes a ciclos combinados, hidroeléctrica e intercambios internacionales:
Se observa que los ciclos combinados vuelven a tener una gran variabilidad, pero con utilización igualmente baja. Destacable un par de ‘valles planos’ sin apenas variabilidad durante esos valles, y, de nuevo, el hecho que nunca produce cero, nunca tenemos todas las centrales de gas paradas.
Aún así, un pico claramente por encima de los 8GW y varios por encima de los 6GW ponen la producción de pico por encima de la veraniega.
De la hidro se puede observar claramente la oscilación diaria, incluso con un par de ‘ceros’ (uno de ellos presumiblemente ‘negativo’). La producción es claramente más elevada que durante el verano, con varios picos claramente en los 10GW (de los 17GW instalados) y de forma más sostenida, mientras que en julio apenas llegarían a 6GW.
De los intercambios internacionales, sin embargo, lo que destaca es que la media es claramente la importación de energía de fuera (muy probablemente nuclear francesa), así como una enorme variabilidad que llega a superar los 6GW de potencia de pico en algunas ocasiones, y en no pocas los 5GW.
Para entender un poco mejor la idiosincrasia de estos intercambios internacionales, así como la absurda volatilidad de los ciclos combinados, la hidroeléctrica, y dichos intercambios, hace falta analizar un poco más cómo funcionan tanto la fotovoltaica como la eólica… como la curva de demanda que hay que satisfacer.
Y para ello pone algunos ejemplos, junto a una prolija explicación que podéis ver en el artículo completo. Trataré de seleccionar lo más relevante de este estudio:
Bueno, ya se ha insistido en esta entrada, y en la anterior, en la variabilidad de la producción. Y de esto va toda esta serie: de variabilidad.
(...)
El problema es que hay que poner en marcha 13GW de potencia en tres horas. Más del doble de las que están funcionando al mediodía. 13GW de potencia despachable en muy poco espacio de tiempo. Recalquemos esto de despachable, controlable.
Para entender mejor la (compleja) problemática de la estabilidad de la red, podemos empezar con una explicación simple a partir de unos sencillos ejemplos.
Lo más básico: tenemos una casa que no tiene conexión a la red eléctrica, y queremos cocinar con un horno de 1,5KW. La electricidad supongamos que la pone un alternador de 2KW.
El horno funciona con un termostato: cuando la temperatura sube por encima de cierto nivel, se para la resistencia eléctrica, mientras que cuando cae por debajo de otro cierto nivel, se vuelve a activar dicha resistencia. Es decir, el consumo viene y va según necesidades.
La alternadora tiene un sistema de control que supervisa la tensión (y otros parámetros que veremos en el siguiente bloque), y se auto regula. Cuando el termostato activa la resistencia, pues la alternadora compensa ‘dando más gas’. Cuando la resistencia se desactiva, ‘quita el pié del acelerador’.
Supongamos ahora que ponemos un panelillo fotovoltaico de 1KW. Cuando el horno ‘entra’, si hace sol, el panel no es capaz de soportar la potencia, así que hay un apagón. Si tenemos la ‘burra’ (apelativo popular para un alternador), ésta se tiene que poner en marcha (si no lo estaba), con lo que el apagón dura un tiempo hasta que la alternadora es capaz de suministrar la potencia requerida. Si está en marcha, simplemente compensará.
Cuando ‘salga’ el consumo del horno, pues la alternadora volverá a compensar, incluso parándose.
Ahí tenemos el primer punto importante: la fotovoltaica no compensa ni regula nada. No genera ningún tipo de estabilidad eléctrica. No ajusta la potencia entregada: siempre da toda la posible. No sólo es intermitente, no aporta nada a la estabilidad de la red.
Pero hay otro detallito más a añadir. Si cuando el horno está funcionando, con el panel a tope, y la alternadora ayudando, pasa una nube, el panel deja de producir, y la alternadora tiene que volver a compensar.
Si el consumo total es superior a lo que la alternadora puede dar en el momento en que pasa la nube (supongamos que aparte del horno tenemos una estufa de 1KW: en total 2,5KW, con una alternadora de 2 y un panel de 1), entonces tenemos otro apagón porque la alternadora no es capaz de compensar.
Dicho de otra manera: los paneles fotovoltaicos no sólo no generan estabilidad, generan inestabilidad. Cualquier nubarrón es inmediatamente traspasado a la red eléctrica en forma de inestabilidad que tiene que compensarse con algún sistema de control.
Así pues, lo que debe quedar meridianamente claro es que lo que hace que tengamos una red eléctrica funcional en casa son los sistemas controlables que son capaces de compensar no sólo la variación de consumo, ahora también la variación de producción que introduce la fotovoltaica (y como veremos también, todas las renovables eléctricas intermitentes, empezando por la variable eólica, pero también por la térmica solar de concentración).
(...)
Para evitar un apagón cuando se va el Sol, hace falta controlar la puesta en marcha del doble de la capacidad de producción que estaba en funcionamiento al mediodía.
(...)
Pero además de la variación, está el tema tiempo que tanto se ha reiterado, y por tanto, la velocidad de variación. En matemáticas esto tiene un nombre bastante explícito: la derivada.
(...)
...un día de verano, hay variaciones muy bruscas, muy rápidas debidas a las nubes. Y todo eso se tiene que controlar. Todo eso que parece suciedad, es exactamente ‘suciedad eléctrica’ que mete la fotovoltaica y que se tiene que compensar mediante sistemas controlables.
Sí, puede que ayuden en la generación, pero en lo que es mantener estable y funcional la red eléctrica queda demostrado que no, que de eso nada.
(...)
...las gráficas expuestas dejan claro que esta ‘integración espacial’ deja que desear, no tanto por el pico de producción, sino por la ‘porquería’ o variabilidad que genera en la red eléctrica.
Por supuesto, la siguiente contrapartida ofrecida por los pro renovables es ampliar el área de integración. Algo que, además, depende de cómo sopla el viento.
Voluble como una veleta.
Por supuesto, esto nos lleva a la siguiente forma predilecta de los defensores de las renovables eléctricas intermitentes: la eólica.
La variabilidad de la eólica en toda España ha quedado patente ya en estos dos estudios, a pesar de integrar la producción de toda España. En este caso, al igual que para la fotovoltaica, se pretende ‘integrar espacialmente’ la producción de todas las renovables en un ámbito mucho mayor que no la península ibérica: como mínimo toda Europa.
(...)
...la integración a escala europea de algo sirve, y a las gráficas me remito, pero no lo arregla todo, y en ciertas temporadas, no sirve de nada. De hecho, es bastante habitual que a medida que se amplía más la zona de integración, menos se mejoran los resultados.
Sin embargo, los problemas que causa dicha integración son graves, y forman parte de este análisis.
Aún así, la eólica tiene una cierta particularidad en ciertas circunstancias que causa problemas todavía más graves: cuando sopla demasiado viento.
Ese caso es bastante particular debido a que cuando el viento supera cierta velocidad, los aerogeneradores se paran para protegerse y no romperse. Pero dada la tendencia a poner los aerogeneradores juntos, y añadiendo el ‘efecto dominó’ (al pararse el primero, deja pasar más aire que va al segundo –aguas abajo, parando ese, etc), el resultado es que en varias ocasiones al año los parques eólicos paran toda su producción en menos de 5 minutos.
Incluso se llegan a afectar varios parques a la vez, con bajadas de producción del máximo de dichos parques a 0, que pueden significar caídas de más del 95% de toda la potencia eólica en menos de diez minutos.
Ese caso se da varias veces en Australia, siendo el causante de varios apagones, incluso severos, en esa isla. Apagones que forzaron a tomar una medida drástica: la instalación de la ‘megabatería’ de Tesla en esas tierras.
(...)
Si la solar era variable, esta no lo es menos, pero encima es aleatoria, menos previsible.
¿Se puede conseguir alimentar toda nuestra electricidad actual mediante la mezcla de solar fotovoltaica + eólica?
(...)
¿Alguien decía que la electricidad es eficiente?
A pesar de todo esto, queda obvio que o tenemos sistemas despachables además de la tremenda sobrecapacidad renovable, y/o tenemos sistemas de almacenamiento que puedan almacenar la energía necesaria para varios días, no horas.
Además, la variabilidad (esa ‘suciedad o ruido eléctrico’) también se multiplicaría por 4.
Y aún no nos hemos metido en los problemas de inestabilidad que hay ya, cosa que dejamos para el siguiente bloque.
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