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Potencia firme: El talón de Aquiles de las renovables

Potencia Firme: Potencia de generación asegurada el día de máxima demanda anual.

Las energías renovables tienen un problema grave para ser la parte mayoritaria de la generación eléctrica: No aseguran la producción de electricidad en las horas de mayor consumo. Esta condición se podría reconducir con políticas adecuadas, pero en la actualidad no hay voluntad para reconducir la situación.

El siguiente gráfico muestra cuando se consume la electricidad a lo largo del día. El consumo de electricidad sigue el ritmo de la sociedad. Comenzamos a levantarnos a las 6h y así lo hace el consumo. Las fábricas empiezan a producir y las oficinas abren. El consumo sigue subiendo hasta las 10h, cuando abren todos los comercios. A partir de ese momento decae ligeramente. A partir de las 19h el consumo vuelve a subir hasta alcanzar el máximo del día a las 21h. La subida de la tarde coincide con la puesta de sol y el mayor consumo de iluminación.

Evolución del consumo diario de energía eléctrica en un día laborable en España. El máximo consumo se produce a las 21h.

Evolución del consumo diario de energía eléctrica en un día laborable en España. El máximo consumo se produce a las 21h.

En ocasiones el gráfico puede ser diferente: En los días más intensos del verano el consumo de aire acondicionado puede trasladar el pico de consumo a mediodía, pero no es lo habitual.

 

El problema del consumo de electricidad es que se produce a unas horas en las que la producción de las energías renovables no es significativa. Las plantas fotovoltaicas producen electricidad cuando hay luz solar. La generación eólica no sigue un patrón tan fijo, pero en general la producción aumenta por la tarde hasta caer el sol, en ese momento la producción eólica disminuye desde su máximo. Esta es la razón por la que las energías renovables no son muy del agrado de los grandes productores de electricidad (también puede influir el hecho de que tengan pocas plantas renovables y no “caten” subvenciones, pero vamos, es sólo una elucubración). Son poco previsibles (eólicas) y no aseguran el suministro en los momentos más críticos.

Numéricamente esta circunstancia se puede ver en el siguiente gráfico:

Porcentaje de potencia entregada respecto a la instalada en el pico de demanda

Porcentaje de potencia entregada respecto a la instalada en el pico de demanda

 

Por todo lo anterior se hace necesario instalar potencia de respaldo. Es decir, hay que instalar centrales térmicas de “reserva”, para que cuando la generación renovable decaiga siga habiendo potencia en el sistema. El coste extra de esta potencia de respaldo no se suele tener en cuenta al contabilizar los costes de las renovables.

 

Ante el problema anterior se puede actuar de dos maneras:

-Actuar sobre la demanda: Estimulando consumos fuera de las horas punta. Sorprende que no exista una campaña en este sentido por parte de las grandes distribuidoras para los consumidores domésticos. Se espera que la implantación masiva de los contadores electrónicos facilite la existencia de varias tarifas. Y no hay duda, conectar el televisor entre las 20h y las 22h será más caro que el resto del día.

-Actuar sobre la generación: Para que haya más versatilidad en las plantas productoras. Esto se podría promover con la existencia de más plantas de acumulación como la recientemente ampliada de La Muela de Cortes, o con el fomento de un mayor autoconsumo doméstico con acumuladores, para evitar que estos pequeños productores sean generadores a mediodía y consumidores en la punta de consumo.

 

Es decir, el encaje de las renovables en el sistema eléctrico español es difícil conforme la proporción de su producción aumenta. Se podría mejorar con políticas adecuadas sobre el consumo y la generación. A día de hoy las políticas actuales no hacen viable un aumento de la generación renovable ni en costes ni en operatividad.

Desertec: ¿por qué no funcionará la energía eléctrica producida en el norte de África?

Desertec es el nombre de un proyecto que pretende generar energía eléctrica a partir de paneles solares ubicados en el norte de África, desde allí la energía sería transportada a toda Europa a través de líneas eléctricas. Es un proyecto audaz y tentador. Sin embargo está encontrando muchos problemas para su desarrollo. Yo sostengo que Desertec nunca será una realidad a gran escala.

Desertec es un proyecto para generar electricidad con fuentes renovables en el norte de África y consumirla en Europa. (fuente Desertec)

Desertec es un proyecto para generar electricidad con fuentes renovables en el norte de África y consumirla en Europa. (fuente Desertec)

La energía solar es una fuente de energía muy prometedora, pero tiene sus problemas y contradicciones. Entre otras cuestiones es sorprendente que un país como Alemania con poca irradiación solar tenga un uso tan elevado de los paneles solares. Además, los paneles fotovoltaicos consumen un recurso valioso como es el suelo y para algunos presentan un elevado impacto paisajístico. Desertec solucionaba estos problemas.

  • Instalaba los paneles fotovoltaicos en áreas de gran irradiación solar como son los países del norte de África. Tendrían un gran rendimiento.
  • Los paneles serían instalados en terrenos de escaso valor, tanto económico como natural, al usarse parajes desérticos.
  • El proyecto fomentaría las economías locales de los países en los que se instalasen los paneles, y podría ser una forma encubierta de “subvencionar” a la industria europea de fabricación de paneles solares (o lo poco que quede).

Hasta aquí las bondades. Los problemas de un proyecto de esta magnitud son básicamente dos:

  • Medioambientales: Habría que instalar nuevas líneas de transmisión de electricidad con los problemas que eso conlleva. Estas líneas tendrían una longitud enorme.
  • Geopolíticas: Ningún gobierno se arriesgará a importar la energía de otro país, y menos aún de países con inestabilidad política.

Nos vamos a detener en esta última consideración. ¿No importamos petróleo de países inestables?

Es cierto, importamos petróleo de países que están fuera del ámbito de la OCDE. Sin embargo, el petróleo se puede almacenar y hay un pequeño margen de maniobra para cambiar de suministrador (como ocurrió cuando Libia en el año 2011 dejó de exportar crudo). La electricidad, en cambio no se puede almacenar, un problema en el suministro provoca un grave problema de gestión. A la hora de la verdad los países recelan de importar electricidad. Temen que si hay algún problema les corten el grifo (como ocurrió en el invierno de 2009 con el suministro de gas ruso a Europa). Eso explica porqué hay tan pocas interconexiones entre países realmente serias.

Por otro lado, hoy por hoy no hay alternativa al petróleo para algunos usos (como la automoción). Sin embargo, sí hay alternativas a Desertec: Cualquier sistema de generación de electricidad existente.

Desertec tampoco crea un un marco de generación más barato a día de hoy, ni permite generar electricidad en horas nocturnas en los países consumidores (lo que paliaría la gran desventaja de la energía fotovoltaica hoy día).

En definitiva, Desertec es un proyecto muy ilusionante que no será viable mientras no exista una forma barata y asequible de almacenar energía eléctrica.

Perfil de los consumidores de electricidad en España

Perfil consumidores electricidad

Las grandes industrias y los consumidores domésticos consumen la mayoría de la electricidad generada

Los consumidores domésticos cada vez consumen más electricidad, dada la cada vez mayor presencia de todo tipo de cacharrería eléctrica en casa (lavavajillas, secadoras, aires acondicionados…). Sin embargo, estos consumidores apenas pueden negociar el coste de la electricidad con el suministrador.

¿Cómo funciona el pool eléctrico?

Una vez leí que si te explican el funcionamiento del sistema eléctrico y lo entiendes es que te lo han explicado mal. Hoy me enfrentaré a ese mantra, e intentaré explicar el funcionamiento del sistema de fijación de precios del mercado eléctrico, el famoso “pool”, del que tanto se habla. Lo haré de forma muy simplificada.

El sistema intenta casar una demanda de electricidad con la oferta disponible en ese momento. Por ello una de sus esencias es la renovación constante del mismo, el “pool” se establece para cada hora, de cada día.

PASO 1: ¿Cuánta energía hace falta?

Así para las 16.00 horas de mañana OMIE, la compañía que opera el mercado de producción de energía eléctrica en la península ibérica, realiza una previsión de demanda. La previsión se basa fundamentalmente en el consumo del año anterior por estas fechas y en la previsión meteorológica. También pueden influir fenómenos anormales como huelgas, festivos o grandes acontecimientos deportivos.

En ese momento cada generador fija un precio para cada central productora de electricidad. Veámoslo con un ejemplo. Imaginemos que mañana de 16 a 17 España necesita 1000 MWh, según la previsión de Red Eléctrica.

PASO 2: ¿Qué precio ofertas y cuanta cantidad?

Los generadores de electricidad ofertan cantidad que pueden producir y a un precio, de forma simplificada tenemos:

Los ciclos combinados funcionan con gas natural.

Por supuesto la hidraúlica es una energía renovable, pero hay que separarla de las tecnologías sujetas a régimen especial y que reciben subvenciones (como la eólica, la solar, termosolar, cogeneración…)

Paso 3: Ordenamos las ofertas por precio:

Paso 4: ¿A quién le voy a comprar?

Hemos dicho en el paso 1 que son necesarios para esa hora 1000 MWh de electricidad. En el gráfico siguiente las bandas de azul oscuro van sumando las potencias. De esta forma con las tecnologías renovable, nuclear, hidraúlica y carbón se consiguen los 1000 MWh.

Por tanto no se comprará la energía ofertada por los ciclos combinados. A esa hora estarán apagados.

Paso 5: ¿A qué precio compraré la energía?

Desde luego esto es lo más curioso. La última tecnología en entrar al sistema ha sido el carbón. Su precio ofertado era de 60 €/MWh. Este será el precio “spot”, es decir el precio al cual se retribuirán a todos los generadores.

Algunas notas:

La energía nuclear muchas veces oferta un precio de 0€/MWh, lo hace para asegurarse de que entrará al sistema ya que las centrales no se pueden parar por unas horas. Los generadores nucleares están esperando que otros operadores aumenten el precio de generación. El sistema del “pool” pretende ser muy transparente, pero de esta forma los operadores de centrales nucleares ocultan el coste de su generación, lo que da lugar a muchas interpretaciones.

Los grandes perjudicados del sistema pool son los generadores de gas natural. Hay algunas centrales de gas natural que funcionan un número de horas inferior al que se propusieron sus inversores. Estas centrales ya tienen el suministro de gas comprado y si no lo pueden gastar lo revenden a otros operadores en el extranjero.

El sistema del “pool” ha sido muy criticado porque permite que las centrales nucleares e hidráulicas obtengan muchos beneficios, ya que sus centrales están amortizadas.

Los productores se defienden, el sistema “pool” funciona como un mercado liberalizado: si hay dos productores de patatas y uno las produce a 5 céntimos el kg y otro a 10 céntimos, el primero ganará mucho más, ya que le precio de compra es igual para ambos.

Sin embargo, los productores de energía nuclear e hidráulica “olvidan” que el sector de producción eléctrica no es totalmente libre, el gobierno (en muchas ocasiones para nuestra desgracia) dictamina con qué tecnologías se configura el sistema, no sólo por razones de coste, sino por seguridad en el suministro. En este contexto es razonable que se intente conseguir cierta equidad en los beneficios con la imposición de los nuevos impuestos por parte del ministro de industria. Desgraciadamente, no hay forma de saber si han acertado en la distribución de la fiscalidad. Los números no son el fuerte del ministerio de industria, los antecedentes de asignación de primas a las renovables no son halagüeños.

Los nuevos contadores electrónicos de energía eléctrica

En la edición de Expoenergética 2011 Endesa dio una conferencia sobre la sustitución de los contadores electro mecánicos actuales por unos electrónicos más modernos, con nuevas funcionalidades. En esta entrada resumo las principales características de estos nuevos aparatos.

inteligent electric meter

Contador electrónico de Endesa. La compañía prevé sustituirlos antes de 2015. La legislación obliga a realizar el cambio antes de 2018.

VENTAJAS PARA LA COMPAÑÍA DISTRIBUIDORA

CONTROL REMOTO DE CONSUMO. Las compañías distribuidoras podrán leer los contadores desde los centros de control. Se ahorran el coste del personal que tiene que tomar lecturas mensuales de los contadores. Curiosamente no hacen publicidad de este gran ahorro de costes/personal. ¿Se materializará este ahorro en una reducción de las tarifas?

El centro de control se comunica con los contadores mediante el mismo cableado eléctrico que transmite la electricidad y esta transmisión estará encriptada.

ACTUALIZACIÓN DE FIRMWARE REMOTA. Traducido quiere decir que no será necesario manipular o cambiar nada en el medidor para incorporar nuevas funcionalidades (como nuevos tipos de tarifas). La operación se podrá realizar desde el centro de control. En la actualidad una modificación de tarifa (a la tarifa nocturna, por ejemplo) requiere una modificación del aparato de medida que tiene que ser realizada por un técnico desplazado hasta el domicilio del cliente, con el gasto que ello supone.

MAYORES PARÁMETROS MEDIDOS. Energía activa, reactiva, Potencia activa, reactiva, tensión eficaz…

CONTROL DE LA POTENCIA DEMANDADA. Si la demanda excede la contratada, se corta el suministro. Para restablecerlo habrá que seguir los siguientes pasos:

  1.  Verificar que todos los interruptores están levantados. (este paso se puede obviar).
  2. Bajar el interruptor general. (Tras haber desconectado algún electrodoméstico)
  3. Esperar 3 segundos y volver a subir el interruptor general.

Operativa para rearmar el contador cuando realice el corte por exceso de consumo

Esta funcionalidad es muy interesante en localidades con fuertes picos en la demanda, como los municipios turísticos. Si hay muchos domicilios que consumen más de la potencia que tienen contratada (por ejemplo han contratado 4 kw y llegan a consumir 4.5 kw) al mismo tiempo se produce un demanda para la que no están preparadas las instalaciones (los transformadores y sus protecciones). El resultado es un apagón. Los nuevos contadores ayudarán a que esto no suceda cortando el consumo de algunos domicilios, antes de que se produzca el apagón. Actualmente ya hay instalados limitadores de potencia con rearme automático en algunos puntos, pero es un aparato adicional (con coste adicional) que no está generalizado.

GESTIÓN DE LA CONEXIÓN/DESCONEXIÓN DEL SUMINISTRO. No será necesario enviar un técnico al domicilio para conectar o desconectar la corriente, se podrá realizar desde un ordenador en el centro de gestión. Agilizará las altas de nuevos contratos, y también las bajas.

ALARMAS ANTIFRAUDE. De hecho las características de los contadores no se pueden manipular manualmente, es necesario un aparato electrónico especialmente diseñado al efecto.

VENTAJAS PARA EL ABONADO

LECTURA A DISTANCIA. Se evita la estimación de facturas. Especialmente útil cuando el contador no está muy accesible.

POSIBILIDAD DE OPTAR ENTRE DIFERENTES TARIFAS. Habrá un catálogo mayor de ofertas más flexibles y personalizadas.Es esperanzador e inquietante a la vez, pensar que el maremagnum de tarifas que existe en la telefonía móvil se pueda trasladar a nuestra factura eléctrica.

MAYOR RAPIDEZ EN LA MODIFICACIÓN DE TARIFAS O EN LAS ALTAS O BAJAS DE CONTRATOS. Será instantánea, según se asegura. Yo consideraría más realista suponer una mejora considerable en los trámites.

MAYOR INFORMACIÓN PARA EL CONSUMIDOR. Lo que puede repercutir en ahorros de consumo, en los consumidores concienciados y suficientemente hábiles para analizar toda la información.

OPCIÓN DE COMPRA. Se podrá optar entre comprar los nuevos contadores o alquilarlos.

CONCLUSIONES

La mayor parte de las ventajas de los nuevos contadores repercutirán en las compañías distribuidoras. Consiguen importantes ahorros en personal y desplazamientos (además de la disminución del fraude). Dicho lo anterior no parece comprensible que los consumidores tengamos que asumir parte del coste del cambio de contadores. El representante de Endesa se defendió comentando que el requerimiento de pago lo permitía la legislación. Tras haber enviado miles de cartas informando del coste, el Ministerio ha zanjado la polémica informando de lo improcedente de cobrar por el cambio de contador.

Finalmente, una duda: ¿permitirán los nuevos contadores el “net metering” sin instalaciones adicionales? Es decir, permitirán medir la energía entregada por un consumidor con paneles fotovoltaicos. Sería muy interesante que así fuese.

Previsiones PANER para la fotovoltaica española 2011-2020

El Ministerio de Industria publicó los datos del PANER 2011-2020(Plan De Acción Nacional De Energías Renovables De España). Básicamente el documento se fija un objetivo general (que el 20% de la energía primaria generada sea de origen renovable) y establece las políticas y objetivos particulares (para cada energía) para conseguir cumplir el objetivo global.

MIX ENERGÉTICO

El  informe espera incrementar el peso de las energías renovables hasta conseguir llegar a casi el 40% en 2020. En 2010 produjeron el 32%, pero fue un año muy lluvioso, por lo que aún queda mucho camino por recorrer.

Sorprendentemente espera que haya más producción eléctrica de origen termosolar en 2020 (3.8%) que fotovoltaica (3.6%). En 2010 la fotovoltaica produjo el 2.1% de la electricidad. Por lo que el ministerio se fija un crecimiento muy modesto para esta energía.

Spain PV power

Previsión de potencia solar fotovoltaica instalada en España (MW)

CONTRIBUCIÓN DE LA FOTOVOLTAICA

La contribución previsible de energía solar fotovoltaica al cumplimiento de los objetivos vinculantes para 2020 se estima en 14.316 GWh, generados por una potencia instalada acumulada en 2020 de 8.367 MW. El incremento de potencia en el periodo 2011-2020 se estima en 4.346 MW.

Así que básicamente se mantendrán el sistema de cupos y subvenciones actuales con vistas a incrementos anuales de la potencia fotovoltaica de aproximadamente 450 MW anuales.

CONCLUSIÓN

Sin embargo, y como bien dice el informe esta previsión concierne a la previsión de instalación energía solar fotovoltaica subvencionada. A partir de 2015 será rentable instalar paneles sin subvención, y el crecimiento será mayor a partir de esa época que los objetivos marcados.

Curiosamente, apuesta por la existencia futura de instalaciones con conexión flexible a red, pero desde el gobierno no se ha hecho nada para agilizar los trámites de este tipo de instalaciones, actualmente muy farragosos.

El ministerio ha sido conservador, podría haber apostado por subvencionar más la fotovoltaica hasta 2015 aumentando los cupos y disminuirlos progresivamente desde 2015 hasta 2020, esperando que la rentabilidad sin subvención de las futuras instalaciones tire de la demanda. Sea por el elevado coste de la medida (y los ajustes actuales) o por las pasadas euforias en el sector se apuesta por la tranquilidad.

P.D. Podéis ver comentarios sobre el tema en LinkedIn.

El hidrógeno no es la solución

Cuando era pequeño veía un programa llamado “Esto es increíble”, solían mostrar avances tecnológicos que algún día llegarían a nuestros hogares. En ese programa vi por primera vez un CD, y también vi un coche (una furgoneta más bien) alimentado con hidrógeno, funcionaba como cualquier vehículo normal y la mayor diferencia era que ante la cámara el presentador bebía el agua que salía del tubo de escape. Dos décadas después el CD llegó al mundo de la música, desbancó al vinilo para posteriormente ser fagocitado por los reproductores de MP3, éstos a su vez han sido desbancados por los teléfonos móviles. Sin embargo, los coches de hidrógeno siguen sin aparecer. Algunas marcas tienen modelos en preproducción, pero no salen al mercado. ¿La razón? Básicamente la dificultad para encontrar un punto de abastecimiento (hidrogeneras).

Es un círculo vicioso, como no hay hidrogeneras no se fabrican coches de hidrógeno, y como no hay coches de hidrógeno no se instalan hidrogeneras.

El problema, sin embargo, es más complejo. Desarrollar la logística del hidrógeno llevaría años. Las fases de la cadena de suministro serían las siguientes:

Cadena de suministro de hidrógeno

Fases de suministro de hidrógeno (en rojo fases con problemas medioambientales o tecnológicos)

Aún quedan desafíos tecnológicos por resolver, especialmente el almacenamiento en el vehículo presenta numerosos problemas. Otras etapas (como el almacenamiento logístico o el transporte), aunque estén maduras tecnológicamente necesitan del desarrollo de toda una nueva industria.

OBTENCIÓN DE HIDRÓGENO

El hidrógeno es el elemento químico más abundante en el universo, pero su obtención no está exenta de problemas. El método más barato de obtener hidrógeno es a través del gas natural. Su principal problema es que se genera CO2 en el proceso. Obtener hidrógeno mediante electrólisis a partir de agua es un proceso muy caro por el momento. Si la energía eléctrica necesaria para la electrólisis se obtuviese a un precio asequible desde fuentes renovables se resolvería el problema de la generación del hidrógeno.

En cambio, el vehículo eléctrico tiene todos los pasos anteriores completados (ya existen redes de generación, transporte y venta de energía eléctrica). Es cierto que se debe mejorar la eficiencia y capacidad de las baterías en los vehículos. Mientras las baterías mejoran (y se abaratan), la solución temporal serán los híbridos enchufables, que están a punto de desembarcar en el mercado (Opel Ampera/Chevrolet Volt).

CONCLUSIÓN

Así pues los retos tecnológicos, medioambientales e industriales para el desarrollo del hidrógeno como vector energético son numerosos y no exentos de problemas. En la actualidad utilizar hidrógeno implica la liberación de CO2 en el proceso y requiere el desarrollo de toda una nueva industria de transporte y venta. Todo lo anterior me hace pensar que el vehículo de hidrógeno no será una realidad a gran escala para el transporte.