Adaptaciones de viento y sol a la red
2009/09/01 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
El suministro eléctrico está perfectamente controlado. Los gestores de la red calculan diariamente las necesidades de electricidad al día siguiente, la cantidad de electricidad generada por cada instalación, el momento y el tiempo de funcionamiento de cada uno, etc. Al no acumularse la electricidad de forma gratuita en la red de abastecimiento, deberán generar la electricidad necesaria para satisfacer la demanda existente en cada momento. Ni más ni menos.
Antes de la incorporación de la energía eólica y la fotovoltaica a la red eléctrica, el único que impedía la determinación previa de este control era el consumo, ya que las previsiones de consumo realizadas en la víspera sólo se pueden determinar hasta una determinada medida.
La introducción de estas dos fuentes de electricidad ha tenido que ir acompañada de otra variable, ya que la generación de electricidad también se ha convertido en variable. Esta es una de las características distintivas de la energía eólica y la fotovoltaica: son muy aleatorias. Es decir, la electricidad se genera cuando hay viento y luz solar, no cuando hay necesidad de electricidad.
Entre ambos, el viento es el que menos hace con la demanda: "En los días anticiclónicos, es decir, cuando no hay viento, la demanda eléctrica es mayor, tanto en invierno como en verano, cuando es cuando más frío y calor hace", afirma Jon Andoni Barrena, profesor del departamento de electrónica de Mondragon Unibertsitatea. Y la energía eólica es, más allá de la hidroeléctrica, la renovable que más ha avanzado en el País Vasco.
La red, además de ser una fuente eléctrica aleatoria, al estar incluida en el régimen especial --por tratarse de electricidad procedente de fuentes renovables -, absorbe toda la electricidad procedente de dichas fuentes. Esto obliga a adaptar la generación del resto de fuentes de electricidad a ambas.
Cuantos más electricidad se produzca de los aerogeneradores y de los paneles solares, mayores desequilibrios tendrán que afrontar los gestores de la red de abastecimiento. Por un lado, tendrán que tener cada vez más energía en la reserva para poder hacer frente a la demanda eléctrica en ausencia de viento o energía solar. Por otro lado, en un momento dado, el consumo eléctrico puede llegar a generar más electricidad de la necesaria. Esto supondría un problema muy grave, ya que aumentaría la tensión de la red en exceso.
Por tanto, la demanda eléctrica que se puede satisfacer por estas vías es limitada. Juan Carlos Amasorrain, compañero de Barrena, ha establecido este límite en un 40%. Si respondieran a una demanda superior, sería muy difícil equilibrar las fluctuaciones con el resto de fuentes eléctricas.
La mayoría de las soluciones para acumularlas
Así, parece beneficioso para el medio ambiente pero perjudicial para la red eléctrica. Y tampoco es eso, ya que se pueden tomar medidas para dar la vuelta a la situación. Barrena y Amasorrain han explicado los arreglos realizados en la red y lo que esperan hacer en el futuro.
Una solución sería regular la electricidad generada por estas dos vías y en función de la demanda. Según Barrena y Amasorrain, esto no es consecuencia de una incapacidad técnica: "Existen herramientas electrónicas que podrían servir para ello, por ejemplo, para suministrar la mitad de la potencia que se está suministrando en un aerogenerador". Hoy en día, sin embargo, no se hace así, porque están legalmente autorizados para vender en la red toda la electricidad que generan. "No es lógico vender 60 cuando se puede vender 100", ha precisado Barrena.
Otra solución sería acumular electricidad cuando se genera más de lo necesario, cuando se produce menos de lo suficiente. En la actualidad, la técnica más utilizada para el almacenamiento eléctrico es la de los sistemas hidráulicos de bombeo, centrales hidroeléctricas con dos embalses conectados. Así, cuando se genera más de lo suficiente en centrales eólicas o fotovoltaicas, este exceso de electricidad se utiliza para bombear el agua de un embalse a otro de estos sistemas. En la península Ibérica se pueden generar más de 15 gw de agua acumulada en este tipo de sistemas.
En estos casos, no se acumula la electricidad propiamente dicha, sino el recurso que la genera. No obstante, también se están desarrollando baterías de almacenamiento eléctrico para la red de abastecimiento. Según Barrena, se está desarrollando sobre todo en Japón y Estados Unidos.
Explica que la situación aquí es muy diferente: "Aquí todavía no hay ningún sistema de este tipo, pero en un periodo aproximado de diez años, yo creo que empezamos a ver". De hecho, ambos investigadores han advertido que los sistemas hidráulicos de almacenamiento de energía existentes en la actualidad no permiten almacenar mucha más energía, y que las previsiones apuntan a que las energías eólica y fotovoltaica seguirán aumentando.
Existe todavía una energía renovable que se ha difundido muy poco y que realiza ciertos almacenamientos sin necesidad de baterías, como la energía fototérmica o la energía solar térmica. En estos sistemas, mediante un conjunto de espejos (denominados heliostatos) que recogen la energía solar en un punto determinado, utilizan toda esta energía para convertir en líquido las sales de sodio que contienen en un circuito. La energía acumulada de las sales en estado líquido se utiliza para evaporar el agua y la electricidad se genera haciendo pasar el vapor por unas turbinas.
El tema del almacenamiento eléctrico ha llevado a Barrena a una reflexión: "Si la acumulación aumenta, al final el concepto de red eléctrica cambia: ahora, inevitablemente, lo que se consume y lo que se produce, pero en el momento en que introducimos la posibilidad de acumulación, podemos ir acumulando a medida que lo generamos y cuando la demanda sube podemos utilizar lo acumulado para dar respuesta a la demanda".
Necesidad de garantizar la calidad de la electricidad
Amasorrain y Barrena también han mencionado la necesidad de garantizar la calidad de la electricidad. De hecho, la electricidad que se mueve en la red eléctrica debe tener una calidad mínima: el flujo debe ser lo más constante posible, la tensión debe estar entre ciertos intervalos, etc.
Debido a que la electricidad generada a través de los aerogeneradores y los paneles solares es tan fluctuante, a veces se produce más electricidad que la que se está consumiendo en determinadas zonas. La introducción de este exceso de electricidad en la red supondría un aumento de la tensión en la red. En esta situación desconectan los dispositivos emergentes.
Para que la solución no sea la desconexión, se han desarrollado sistemas electrónicos de control y cambio de potencia eléctrica y se están desarrollando nuevos sistemas. Son los llamados sistemas de electrónica de potencia. Barrena y Amasorrain mencionan dos dispositivos de este tipo: FACTS (sistemas de transmisión flexible de corriente alterna) y custom power. Los primeros se utilizan en la red de transporte de electricidad para regular los flujos de potencia, es decir, para controlar los cambios de flujo.
Los segundos se incorporan a la red de distribución. Son los que se utilizan en centrales eólicas y fotovoltaicas para mejorar la calidad de la electricidad: regulación de los niveles de tensión, mejora de la eficiencia, etc.
Además de en la red, estos dispositivos pueden ser utilizados por usuarios particulares para garantizar la calidad de la electricidad que reciben. Amasorrain lo aclara con un ejemplo: "Supongamos una empresa que fabrica papel de aluminio. Para la fabricación de este papel hacemos pasar un gran palanquillo de aluminio por varios rodillos, obteniendo finalmente papeles largos de unas pocas micras de espesor que recogemos en rollos. Si la red eléctrica se interrumpe en un momento o si la cantidad de electricidad disminuye en un momento dado, aunque sea en un momento muy corto, todo el sistema se desestabiliza y el trabajo de varias horas se deshace. Pues los custom power lo evitan porque eliminan las posibles carencias".
Existen, por tanto, medios técnicos para evitar o resolver los problemas derivados de la integración de las energías eólica y fotovoltaica en la red actual, y mantener la calidad de la red. Sin embargo, el grado de utilización es otro aspecto, ya que las autoridades determinarán el avance de las diferentes fuentes de energía renovables en base a razones económicas y políticas más allá de los recursos tecnológicos.
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