Sí a los parques eólicos y los huertos solares, pero con mejor control

La electricidad es adecuada para el transporte de energía pero no para el almacenamiento en grandes cantidades. Para el almacenamiento se recurre a la conversión a otras formas de energía, como en las baterías o las centrales de bombeo (que son un tipo de centrales hidroeléctricas). Al no poderse almacenar fácilmente, la producción de energía eléctrica debe ajustarse a la demanda en todo momento, con las pequeñas salvedades que se comentan más adelante.

Afortunadamente, los sistemas eléctricos tienen buena capacidad de autoregulación, incluso sin control externo. Un aumento de la demanda incrementa la corriente, lo cual produce una caída de tensión en los puntos de consumo y, con ello, se reduce mucho la potencia consumida. Pero el transporte de energía se realiza mediante corriente alterna, a una frecuencia fija (en Europa, a 50 hercios).

Esta frecuencia está determinada por la velocidad de giro de los alternadores de las centrales eléctricas. Al igual que cuando subimos una rampa demasiado empinada con un coche, éste empieza a perder velocidad, cuando la demanda aumenta por encima de la potencia de los alternadores, su velocidad de giro también se reduce a un ritmo determinado por su inercia y, con ello, bajaría la frecuencia de la corriente alterna generada.

Y aquí es donde el problema realmente se complica. La frecuencia de todos los alternadores conectados a una red eléctrica es necesariamente idéntica. Si baja la frecuencia de un generador, baja la de todos. Es decir, se trata de un problema global. El conjunto de todos los generadores conectados a la red debe ser capaz de satisfacer la demanda global de energía, o de lo contrario bajará la frecuencia en toda la red (o subirá, si hay exceso de producción) y se dispararán las protecciones, produciendo un apagón.

Esta necesidad de ajuste entre oferta y demanda requiere un control en tiempo real de la red eléctrica. Los mecanismos de control son muy complejos. Una red eléctrica es un sistema de gran tamaño, con un gran número de centrales de generación conectadas a la misma y un número mucho más elevado de puntos de consumo, con una estructura mallada que permite el transporte de energía por rutas alternativas, cada ruta con sus propias limitaciones respecto a la energía máxima que puede transportar, y con acuerdos de intercambio con las redes de países vecinos que deben cumplirse.

El control de la red se complica aún más por el hecho de que diferentes tipos de centrales presentan grados muy diferentes de flexibilidad para el ajuste de la potencia generada y, además, tienen tiempos de respuesta muy diferentes. Las centrales nucleares tienen un tiempo de respuesta muy lento y tradicionalmente se han ajustado para una producción a potencia constante. En el extremo opuesto, las centrales hidráulicas tienen una respuesta muy rápida, pudiendo no solo arrancar un alternador en un par de minutos sino también regular la apertura de las válvulas de las tuberías en pocos segundos para ajustar la potencia producida.

Pero lo que ha complicado enormemente el control de la red eléctrica ha sido la incorporación de un enorme número de centrales o puntos de generación de energía eléctrica procedente de aerogeneradores y de paneles solares fotovoltaicos. Es importante resaltar que no se trata de un debate entre energías renovables y no renovables, ya que las centrales hidráulicas son 100% renovables. Estas nuevas fuentes de energía son muy numerosas y abarcan un abanico muy grande de potencias (al incluir instalaciones domésticas), tienen una producción muy variable (al depender del viento y de la luz solar) y poco predecible (el simple paso de una nube hace bajar mucho la producción) y, lo que es peor, funcionan por diseño a máxima potencia, por lo que los desequilibrios que producen en el balance entre oferta y demanda debe ser compensados por otras centrales.

La energía eléctrica procedente de fuentes renovables no es problemática en sí misma. Las centrales hidráulicas se alimentan de energía renovable pero su diseño permite una gran flexibilidad de control. Los aerogeneradores no permiten esta flexibilidad pues la potencia producida depende del viento. En cambio, los inversores comerciales podrían haberse diseñado para permitir regular la potencia producida, pero no es el caso. Están diseñados para situar los paneles fotovoltaicos en su punto de máxima potencia. Tan solo queda la opción de desconectar individualmente un cierto número de aerogeneradores de un parque eólico o de inversores de un huerto solar. En resumen, el problema no radica en el tipo de energía de partida, sino en la gestión de las correspondientes centrales. En particular, las instalaciones domésticas de paneles fotovoltaicos no tienen ningún tipo de control y funcionan siempre a la máxima potencia que permite la radiación solar recibida.

En este escenario, cuando el desequilibrio entre oferta y demanda excede las posibilidades de compensación de las centrales que sí que regulan la producción, o bien éstas son incapaces de responder son suficiente rapidez, el desastre es inevitable. Se activa una protección, la cual desconecta una parte del sistema, lo cual agrava el problema y acaba produciéndose una activación en cadena de las protecciones en toda la red, desconectando todas las centrales y produciendo el apagón. Así pues, no es de extrañar que tras el apagón se haya incrementado el porcentaje de energía eléctrica producido por centrales de ciclo combinado, las cuales permiten un control muy flexible, con objeto de aumentar el margen de maniobra ante futuras situaciones similares.

En resumen, las energías renovables no son problemáticas en sí mismas, pero es necesario mejorar los sistemas de control de los parques eólicos y huertos solares para mejorar las condiciones de operación de la red y reducir la probabilidad de nuevos apagones.

*José Duato es académico numerario de la Real Academia de Ciencias de España