jueves, 1 de abril de 2010
3 comentarios

Funcionamiento del sistema eléctrico (2 de 2): ajuste de la generación y la demanda

Para comenzar, repasemos: "La electricidad que se genera tiene que ser igual en todo momento a la electricidad que se consume". En la anterior entrada decía esto al tiempo que aseguraba que la electricidad no se puede almacenar a gran escala. Sin embargo, como siempre sucede, hay un par de pequeñas excepciones, que explicaré al final. Esta entrada es la continuación de la primera parte: Funcionamiento del sistema eléctrico (1 de 2): funciones de cada tecnología de generación.

Centro de Control de Régimen Especial (CECRE)
Centro de Control de Régimen Especial (CECRE).

Algunas tecnologías tienen prioridad sobre otras. Por ejemplo, el Régimen Especial (energías renovables sobre todo) tienen prioridad sobre el resto de fuentes de generación eléctrica, excepto la nuclear debido a que no puede parar. Además, algunas tecnologías son más baratas que otras, por lo que ante una bajada de la demanda, son las centrales más caras las que se ven obligadas a dejar de producir. Y aún hay más, algunas tecnologías soportan el peso de la regulación, y eso implica producir por debajo de su capacidad, como en el caso de la hidráulica. Algunas centrales incluso permanecen paradas a la espera de ser necesarias, y debido a esto cobran precios especiales más altos. Esto se llama regulación secundaria y terciaria, aunque de la mecánica del mercado eléctrico será mejor hablar otro día, porque es un tema bastante complejo.

Logotipo de Red Eléctrica de EspañaLa pregunta ahora es: ¿quién controla todo esto para que el sistema esté en permanente equilibrio? Pues la respuesta es que Red Eléctrica de España (REE) es la empresa encargada no sólo de transportar sino también de regular, en su calidad de operador único del sistema eléctrico español según la legislación vigente. Así, REE opera el sistema eléctrico nacional desde sus instalaciones de Alcobendas (Madrid). Allí están el CECOEL (CEntro de COntrol ELéctrico) y el CECRE (Centro de Control para Régimen Especial). El primero es el clásico centro de control que opera toda la red eléctrica, igualando la generación a la demanda en todo momento. El segundo es un centro específico abierto en junio de 2007, y pionero en el mundo, que controla la generación renovable, cuidando que en todo momento se integren en el sistema el mayor número de kwh renovables que sea posible. Esto no es nada sencillo, pues la generación renovable puede pasar de ser casi nula a representar más de la mitad de la electricidad total. De ahí la importancia de que las centrales convencionales puedan regular e incluso parar y arrancar rápidamente para compensar las fluctuaciones en la generación eólica.

Ejemplo de gráfico de generación y consumo (REE)
Ejemplo de gráfico de generación y consumo.
REE calcula en tiempo real la curva de carga y la curva de generación, tanto los valores reales como la previsión de las próximas horas. Esto lo puede hacer tomando los datos de las previsiones que le envían los grandes productores y consumidores, y aplicando un poco de estadística. REE ofrece algunas de estas curvas en su página web, y recomiendo echarle un ojo. Por ejemplo: las curvas de carga y generación y la estructura de generación. Gracias al conocimiento de la demanda prevista, puede programarse la producción, dando instrucciones a las centrales que modulan para que produzcan electricidad en función de las necesidades. Esto sirve para ajustar la generación del día completo. Además deben tenerse en cuenta las restricciones técnicas, que imponen ciertos límites en la capacidad del sistema. Por ejemplo, no se puede producir toda la energía en Galicia para consumirla en Madrid, porque las líneas de evacuación de alta tensión que conectan Galicia con la meseta tienen una capacidad que no se puede superar. Por este motivo y por las pérdidas producidas en el transporte, es por lo que la generación debe estar distribuida por todo el territorio, y cercana a los grandes núcleos de consumo.

Después, como las previsiones no siempre se cumplen exactamente, se igualan las curvas ajustando la generación, por medio de las regulaciones secundarias y terciarias. La regulación secundaria incluye instalaciones que responden muy rápidamente a las variaciones de frecuencia en el sistema (producidas por un exceso o defecto de producción), ajustándose en un horizonte temporal que oscila entre los 20 segundos y los 15 minutos. La regulación terciaria, por su parte, comprende a aquellas instalaciones de ajuste que tardan más de 15 minutos en reaccionar, ejerciendo una función de compensación de la regulación secundaria. Digamos que la regulación secundaria reacciona en tiempo real, y la terciaria compensa estos cambios para permitir que el sistema siempre disponga de la reserva de la regulación secundaria.

Ejemplo de curvas de planificación, y generación y consumo reales de un día completo (REE)
Ejemplo de curvas de planificación, y generación y consumo reales de un día completo.

Otra opción es igualar las curvas ajustando la demanda, concretamente reduciendo carga. Esto se conoce como gestión de la demanda de la interrumpibilidad (información aquí). Este es un sistema que permite a REE desconectar de la red eléctrica algunos grandes consumidores industriales, cuya desconexión no implica riesgos materiales ni personales. Esto se realiza cuando REE calcula que la generación no será suficiente para cubrir la demanda en un momento dado; y desconectando consumidores se disminuye esa demanda, siempre dando prioridad a las poblaciones frente a las industrias. Esto puede ser calculado con horas de antelación, o ser fruto de un problema puntual (como la caída de varias centrales al mismo tiempo, o un fallo fatal en las líneas de transporte). Además, también puede ser aplicada por simple prevención o para realizar trabajos en la red de forma segura. Como compensación, las industrias adscritas reciben una importante compensación económica, que puede rondar el 20% de la factura de electricidad (y esto puede suponer varios millones de euros). Como el caramelo es apetitoso, hay ciertas condiciones para prestar el servicio, como tener una potencia media de 5MW y un consumo bastante plano, sin grandes diferencias entre los días y las noches, o entre los días laborables y los fines de semana. En total están adscritos a la gestión de la demanda de interrumpibilidad unas 150 instalaciones industriales, que suman una potencia interrumpible de 2.100 MW. Eso representa del orden de un 5% de la potencia demandada en las horas punta.Y en la entrada anterior decía que había un par de excepciones al axioma de que "la electricidad que se genera tiene que ser igual en todo momento a la electricidad que se consume". Pues bien, la primera excepción es que la electricidad suministrada no siempre tiene la misma tensión y frecuencia. Por ejemplo, la electricidad doméstica no siempre son 230 Vac a 50 Hz. Se admiten pequeñas variaciones en estos valores que pueden servir para equilibrar el sistema ante una perturbación instantánea.

La otra excepción es que sí se puede almacenar energía a gran escala. Dejando aparte ciertos experimentos a cada cual más sorprendente, lo cierto es que a día de hoy sólo hay una forma de almacenar energía eléctrica de forma eficiente, y es almacenando agua. Esto se hace mediante las centrales de bombeo, de las cuales hay 24 en España con una potencia conjunta cercana a los 5.000 MW, y que son embalses que disponen de un grupo de bombeo en el nivel inferior, capaz de bombear agua para que retorne al embalse. Obviamente hay pérdidas, porque bombear el agua hacia arriba necesita más electricidad que la que produce esa misma agua cuando cae por la turbina de nuevo. Sin embargo, estas pérdidas (del orden del 30%) son perfectamente asumibles, y además este sistema soluciona uno de los grandes problemas de la integración de las energías renovables, como es el qué hacer con la electricidad que sobra por las noches. Efectivamente, en la horas valle (noches y fines de semana) el consumo de electricidad es mucho menor que durante el día, y cuando se alcanza el "mínimo técnico" por debajo del cual el sistema no puede reducir la generación (léase centrales nucleares y el mínimo que mantiene las térmicas y ciclos combinados en marcha), el sistema no podría dar cabida a nada de generación renovable. Con esta solución, la potencia sobrante durante las noches se usa para bombear agua hacia los embalses, y ese agua contribuye a que el sistema cubra la demanda en las horas puntas. Además esto es incluso un negocio rentable, porque el precio de la electricidad en las horas punta es mucho mayor que en las horas valle, y esa diferencia compensa con creces las pérdidas del bombeo. Inteligente, ¿verdad?

Centro de Control de Eléctrico (CECOEL) de REE
Centro de Control de Eléctrico (CECOEL) de REE.
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  1. Simplemente felicitarte por este blog tan fantástico. Un saludo.

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  2. Gracias por este instructivo artículo.

    ¿Como se controlan las importaciones/exportaciones, bajando/subiendo la tensión?

    La tarifa G4 para clientes "interrumpibles" era, al menos hace año y medio, de 1,5 €/KWh... http://news.soliclima.com/noticias/electricidad/los-ecologistas-apoyan-las-tarifas-progresivas-propuestas-por-el-gobierno-para-promover-la-eficiencia-energetica , a no ser que haya subido mucho desde entonces es una rebaja muy superior a un 20 %, está muy por debajo del coste medio.

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  3. Bueno, bueno, que me ruborizo. Gracias a todos por leer estos ladrillos y por participar. Y no os cortéis en señalar los errores, que así aprendemos todos.

    1. Las tarifas desaparecieron en julio del 2008 (sólo quedan en pie la TUR y el bono social, ambas para uso doméstico de baja potencia). La interrumpibilidad también cambió bastante en el 2009 con la entrada en vigor de la ITC/2370/2007 (ésta me la sé de memoria, que he trabajado mucho con ella, hehe). Antes la bonificación por interrumpibilidad era un descuento en la tarifa eléctrica. Ahora es una retribución que paga directamente REE, y cuyo valor máximo es 20 €/MWh (aplicado al consumo total de la planta, y pagado mensualmente). Actualmente este valor es inferior al máximo (entre 10 y 15 €/MWh) debido a la bajada del precio del pool, que influye directamente en la fórmula de cálculo de la retribución.

    2. En cuanto a la importaciones/exportaciones, creo que entran en el mercado eléctrico, limitadas por la capacidad de intercambio. Aunque la distribución creo que se subasta por temporada eléctrica. En cuanto a la técnica, supongo que se hará regulando la tensión como dices, pero tampoco lo sé. Sería muy interesante que explicase estos puntos.

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