Jul 4 2022
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Econom铆a

La lavadora de medianoche

La Lavadora de Medianoche en una Noche de Calma Chicha. Prelavado (octubre de 2021).

En mi desplazamiento diario al trabajo, tengo una magn铆fica vista de un parque e贸lico bastante grande, y durante este agosto de 2021 observ茅 que casi todas las ma帽anas la mayor铆a sino todos lo aerogeneradores estaban parados. En el mejor de los casos, menos de la mitad estaban girando.

Me llam贸 la atenci贸n, as铆 que empec茅 a buscar informaci贸n al respecto. Dudo que nadie se haya dado cuenta que justo por aquellas fechas, el precio del MWh se estaba disparando, incluso batiendo r茅cords en los meses siguientes. Adem谩s, el tema del cambio de facturaci贸n a principios de este mismo 2021, me indic贸 que igual podr铆a ser m谩s interesante poner la lavadora a medianoche para aprovechar los bajos precios de la electricidad a esas horas.

Igualmente, me temo que esta idea tambi茅n pas贸 desapercibida鈥 Dejando la iron铆a de lado, lo que s铆 que parece ser que nadie ha observado, es precisamente con todo esto de los r茅cords de precio, a qu茅 horas sale m谩s cara la electricidad. Menos a煤n de la situaci贸n estacional asociada.

Y eso que el cambio de facturaci贸n, adem谩s, ahora incorpora para los grandes consumidores, una tarifa cambiante mes a mes seg煤n la estaci贸n del a帽o, ya no es s贸lo un cambio seg煤n la hora o el d铆a de la semana.

Que m谩s tarde haya salido la poblaci贸n teutona (a saber, Alemania, Austria y Suiza) avisada de un posible mega-apag贸n el茅ctrico durante los pr贸ximos cinco a帽os, no ha ayudado mucho a calmar los 谩nimos. Aunque la ministra de Transici贸n Energ茅tica y Reto Demogr谩fico haya salido precisamente a restar importancia a ese anuncio (probablemente eso haya causado a煤n m谩s p谩nico).

Como de costumbre en esos casos, el que esto suscribe empez贸 a usar la l贸gica y los conocimientos de electricidad para intentar dilucidar hasta qu茅 punto todo esto estaba bien explicado. El siguiente paso, habitual, fue el de sentarse a escribir sobre ello, ya que me ayuda a poner en orden mis pensamientos.

El primer intento, bastante largo, tiraba de perogrulladas simples y obvias, sin entrar en demas铆a en analizar datos voluminosos, y bas谩ndose en los datos de producci贸n acumulada diaria durante unos pocos d铆as. Un poco de an谩lisis, sin embargo, r谩pidamente dio cuenta que la situaci贸n estaba peor de lo que me parec铆a en un principio. La investigaci贸n se fue ampliando, y, por otros eventos externos, adem谩s, complicando.

Un ejercicio de re-documentaci贸n y re-lectura de muchos datos se juntaron con una descarga de datos de muchos meses, d铆a a d铆a, desde esta fant谩stica plataforma de informaci贸n que es la REE (Red El茅ctrica Espa帽ola). Y, como es habitual, el 鈥榓rticulillo鈥 de tres p谩ginas se ha transformado en toda una indigesta y aburrida serie.

El objeto: el an谩lisis de la situaci贸n de la red el茅ctrica espa帽ola, su generaci贸n, los problemas que introduce la intermitencia de las renovables (spoiler: muchos y largos de explicar), las inestabilidades, as铆, en plural, que generan 茅stas (primera parte), los sistemas de estabilizaci贸n (segunda parte), y el impacto econ贸mico, social y pol铆tico que todo esto implica (el resto).

Obviamente, el tema del gas, su precio, y el Pico de los Combustibles F贸siles tienen su lugar de relevancia en toda esta serie. Hagan un buen uso de la cafetera, que, conociendo al autor, esto va para largo.

Los hechos

Hace d茅cadas que se nos dice que hay que apostar por las renovables, que eso nos vuelve 鈥榓utosuficientes鈥 e 鈥榠ndependientes鈥 energ茅ticamente, y que con ello nos va a bajar la factura de la luz (que en este caso, significa electricidad). Incluso se llega a afirmar que hoy por hoy la electricidad de origen renovable es m谩s barata que la de origen f贸sil.

Sin embargo, llevamos unas semanas en que se baten r茅cord tras r茅cord de precios de la electricidad, a pesar de tener ahora m谩s renovables que hace una d茅cada.

No s贸lo eso, hace ya meses que hay problemas con la factura el茅ctrica, con un cambio de tarificaci贸n, nuevos tramos horarios, incluso bajadas (temporales) de impuestos. Igual hay que cambiar la hora a que poner la lavadora鈥 de nuevo.

Adem谩s, para bajar la factura, se han modificado, eliminado y traspasado partidas de la misma en lo que es un juego de troleo fiscal. A pesar de ello, las facturas se han disparado tanto para los usuarios finales como para las comercializadoras, lo que ha llevado a muchas de ellas a la bancarrota especialmente en el Reino Unido donde la situaci贸n es m谩s peliaguda.

El problema adem谩s, se extiende por toda Europa, con lo que no es un mero problema local de nuestro gobierno (actual), sino de todo el continente.聽China tambi茅n se ha apuntado a la moda que California lleva a帽os liderando. Se aduce, correctamente aunque de forma parcial, que la subida del precio del gas es la responsable.

Se aduce, tambi茅n de forma correcta parcialmente, que el impuesto al aire (o sea, a las emisiones de CO2) tambi茅n sube la factura. De estas dos cosas, hay pruebas num茅ricas, f谩ciles de encontrar. Son hechos. Sin embargo, s贸lo explican alguna parte de la subida, nunca de toda.

A pesar de haber hablado extensivamente de las tarifas horarias en la nueva facturaci贸n, no se habla de las horas en que se producen los picos, ni de la producci贸n (spoiler: inexistente) renovable en esos momentos.

Se aduce (tambi茅n correctamente de forma parcial) de la complejidad en el mecanismo fijaci贸n de precios, de que esto es una imposici贸n de Europa (lo cual explica tambi茅n porqu茅 esto pasa en toda Europa, aunque no termina de explicar porqu茅 los desorbitados precios en el Reino Unido 鈥搈谩s de 10 veces el precio en Espa帽a-, ni lo que pasa en China o California), que las hidroel茅ctricas se est谩n forrando, as铆 como otros productores de electricidad, etc.

Todo esto son hechos, y son irrefutables. El precio r茅cord, casi de forma inevitable y conocida, pero no publicitada, se produce alrededor del anochecer, con todos los precios alrededor de esta hora pr贸ximos, especialmente una vez se ha hecho de noche. Ese pico de precios coincide con el pico de consumo diario, obviamente, y que esta precisamente en la franja de tarificaci贸n m谩s cara.

Y esto no sale en las discusiones habitualmente. Tampoco se habla de que el cambio horario de invierno lo empeora, al adelantar la puesta del sol e incrementar las horas que se pasan dentro de la franja m谩s cara. Y dicen que se hace para 鈥榓horrar energ铆a鈥欌 驴a qui茅n?

Francia, uno de los pa铆ses con menores emisiones de CO2 gracias a su gran capacidad de generaci贸n nuclear, sin embargo, es m谩s barata que el resto, poni茅ndose las botas en base a cobrar a sus vecinos, aunque no est谩 exenta de una cierta subida de precios. [Nota de AMT: Eso era as铆 el a帽o pasado. Ahora, con la mitad de las centrales nucleares francesas paradas, la situaci贸n ha empeorado mucho en el pa铆s galo].

El Reino Unido tiene precios much铆simo m谩s elevados que el resto de Europa, alrededor de un orden de magnitud (o sea, 10 veces), tras el paro de la l铆nea de transmisi贸n (una de las dos subcentrales de la IFA1 se quem贸) que suministra electricidad francesa a las Islas Brit谩nicas. Esta subida de precio ha llevado a la quiebra a peque帽as comercializadoras (y con ello, dejando al aire la situaci贸n de todos sus clientes), empresas y f谩bricas, especialmente de fertilizantes (que usan gas y electricidad a la vez) a pesar de que el Reino Unido tiene producci贸n propia de hidrocarburos en el Mar del Norte.

Hay que destacar que el Brexit y otras circunstancias concomitantes, como su relaci贸n con Francia, hacen que el caso brit谩nico sea especialmente fiero.

Pero ah铆 es d贸nde entra el tema horario y la situaci贸n de las renovables:

A 煤ltima hora de la tarde, la producci贸n fotovoltaica es baja por no decir nula.

En verano, la climatolog铆a suele poner un anticicl贸n alrededor de Europa, de tal manera que apenas suele hacer viento, no s贸lo en Espa帽a, sino hasta en Irlanda.

Tras un verano seco, muchos pantanos est谩n bastante bajos. No s贸lo en Espa帽a, tambi茅n en la 鈥榖ater铆a鈥 escandinava.

Redoblar la apuesta por la fotovoltaica (de noche) y la e贸lica (con calma chicha) no va a arreglar esto: multiplica por cero la producci贸n, y por un uno seguido de muchos ceros el coste.

As铆 pues, alrededor de la puesta del sol no tenemos ning煤n aporte ni de fotovoltaica ni de e贸lica ni de hidroel茅ctrica en verano debido a la situaci贸n meteorol贸gica, lo cual obliga a las centrales de respaldo, que casi de forma invariable son ciclos combinados a gas, a trabajar a tope.

Se han cerrado muchas centrales de carb贸n, de fuel oil y algunas nucleares, habiendo planes de cierre de nucleares en muchos pa铆ses de Europa, con Alemania a la cabeza, dejando b谩sicamente la hidroel茅ctrica, algunas nucleares (especialmente Francia) y los ciclos combinados de gas como centrales de respaldo.

Eso hace que el respaldo b谩sicamente se centre en los ciclos combinados de gas, ergo la dependencia del gas aumenta. No es, ni de lejos, el 煤nico problema que hay, y de esos problemas va esta serie de art铆culos.

La potencia (de producci贸n el茅ctrica) instalada en Espa帽a es de m谩s de 112 GW. El pico de consumo es de alrededor de 44 GW, y 茅ste permanece estable desde 2009.

Y ese pico es en invierno.

Los picos actuales (2021) de precios se est谩n produciendo con consumos de pico de s贸lo 30 GW, o sea, s贸lo el 27% de la potencia instalada. Y en la 茅poca del a帽o en que menos energ铆a se consume, con el d铆a a煤n relativamente largo (finales de verano, principios de oto帽o) y temperaturas agradables.

Todo esto tambi茅n son hechos, y son irrefutables.

Algunos detalles m谩s

Energ铆a solar

Aunque estos hechos son relativamente f谩ciles de atestiguar, hay otros hechos que se escamotean de la discusi贸n, o como mucho se pasan de soslayo. De hecho, el tema de la hora en que se produce el pico y de la falta de producci贸n renovable no es algo habitual en estas discusiones, a pesar de ser elementos de much铆simo peso.

Precisamente, todo lo relacionado con la intermitencia incontrolable de las renovables el茅ctricas que se fomentan es por d贸nde se van a explicar las causas de la problem谩tica, ya que las ramificaciones siguen sin ser comprendidas a pesar de ser la causa 煤ltima de la problem谩tica. Entre estas ramificaciones figuran los precios, pero tambi茅n otras mucho m谩s peliagudas.

Sin entender esto, no se puede entrar a abordar ninguna soluci贸n. El primer punto, es obvio, de perogrullo, de sentido com煤n. La fotovoltaica s贸lo produce si hay sol, y encima, a ciertas horas, ni habiendo sol (por la orientaci贸n, restos org谩nicos varios, sombras, plantas). Adem谩s, existen unas cosas llamadas nubes que a veces dan sombra.

Resulta curioso que cuando promuevo las cocinas solares, lo primero que me reprochan es que uno no se puede hacer la cena con esa tecnolog铆a porque de noche no hace sol. Obviamente, se ve que s铆 que hace sol para usar fotovoltaica鈥 De la misma forma, resulta obvio que de noche encendemos las luces porque no hay sol. As铆 pues, el consumo el茅ctrico tiene una complementariedad de peso con la generaci贸n fotovoltaica.

De la misma forma, en invierno ponemos la estufa porque hace fr铆o. Y si hace fr铆o, es porque el d铆a de Navidad (el m谩s corto del a帽o) en Espa帽a recibimos 录 parte de la energ铆a solar que recibimos en el mismo lugar el d铆a de San Juan (el d铆a m谩s largo y con el Sol m谩s alto).

En el caso de Alemania y el Reino Unido, la ratio es de 1:6, peor. Y eso sin contar con las habituales nubes invernales. Una vez m谩s, la producci贸n y el consumo tienen una correlaci贸n inversa (cuando se produce no se consume y viceversa), especialmente con la solar.

En este caso, la situaci贸n adem谩s de diaria es estacional. Y eso afecta a la producci贸n termosolar con almacenamiento, de la que hablaremos m谩s adelante. De todas formas, este tipo de producci贸n no s贸lo est谩 de capa ca铆da, es m谩s caro, pero es que no es viable, ni con estos precios, como demuestra Abengoa.

La e贸lica

El caso del viento es m谩s caprichoso. No var铆a de una forma predecible y calculable como la fotovoltaica. Bueno, la potencia m谩xima que la fotovoltaica puede dar, que no siempre se cumple. Adem谩s, la dependencia del lugar es todav铆a menos calculable que con la solar, y s贸lo se puede determinar de forma emp铆rica. Y los mejores lugares ya est谩n ocupados…

No en vano la volubilidad de las veletas es lugar com煤n en el lenguaje. Para colmo, algunos cient铆ficos ya est谩n explicando que poner aerogeneradores en alg煤n lugar, puede causar (y causa) que los vientos cambien, con lo que lo que se ha determinado ahora de disponibilidad de energ铆a e贸lica puede cambiar en un futuro debido precisamente a la instalaci贸n de aerogeneradores.

Por no mencionar que el cambio clim谩tico tambi茅n est谩 haciendo cambiar las pautas del viento. Sin embargo, a帽os, d茅cadas de observaci贸n, han demostrado ciertos patrones de comportamiento del Dios E贸lo. Hay dos muy destacables: la estacionalidad (tiene tendencia a soplar en ciertas 茅pocas del a帽o, as铆 como en ciertas franjas horarias que dependen de esa estaci贸n), y el 鈥榯ama帽o鈥 o el 谩rea en que eso ocurre.

La conjunci贸n de estos dos patrones est谩 manifiesta en la situaci贸n actual: el viento, en verano, tiene tendencia a no soplar en toda Europa. Es m谩s, generalmente, cuando sopla en Espa帽a, suele soplar tambi茅n en el resto de Europa, de tal manera que no se suele dar la situaci贸n en que el viento que sobra en un pa铆s se puede aprovechar en otro. Y viceversa: cuando no hace viento en Espa帽a, habitualmente no lo hace en el resto de Europa.

Hablamos de Europa porque se est谩 intentando integrar la red el茅ctrica de varios pa铆ses en una sola, precisamente con la intenci贸n de integrar la energ铆a que se produce y se usa. Esto es sumamente importante y se abordar谩 en el segundo bloque de esta serie. Adem谩s, la ventosidad suele ir por d铆as o semanas de mucho viento, seguidos de d铆as o semanas de calma chicha. En toda Europa, con especial 茅nfasis a finales de verano y principios de oto帽o.

La hidroel茅ctrica

Con diferencia, la energ铆a hidroel茅ctrica es (t茅cnicamente) la m谩s manejable. No s贸lo es despachable y controlable, hecho sumamente relevante como veremos, adem谩s es barata y sumamente rentable. Tambi茅n es la m谩s explotada: apenas quedan posibilidades de ampliaci贸n. Hace d茅cadas que muchos pa铆ses son totalmente 鈥榬enovables鈥 precisamente en base a la hidroel茅ctrica (por ejemplo, Noruega).

Sin embargo, es todav铆a m谩s estacional que la e贸lica, y no s贸lo en Espa帽a, tambi茅n en ese gran embalse, reserva europea de hidroel茅ctrica, que es la pen铆nsula escandinava. All铆 tienen mucha nieve que en primavera/verano alimenta los pantanos. Eso es justamente complementario con el caso espa帽ol, d贸nde las lluvias invernales permiten una buena producci贸n hidroel茅ctrica durante esa 茅poca del a帽o, pero que a finales de verano est谩n secos, debi茅ndose priorizar otro tema m谩s importante: el consumo de agua.

Sin embargo, a principios de oto帽o hasta los pantanos escandinavos estaban en m铆nimos, con una aportaci贸n de electricidad muy baja precisamente para ahorrar agua hasta las lluvias y nevadas que en esos momentos estaban ya cerca鈥 con el permiso del cambio clim谩tico.

Los datos

Bueno, mucho bla bla bla, pero 驴que hay del 鈥榝act check鈥, de la realidad? 驴qu茅 nos dicen los datos? Empecemos por lo m谩s sencillo y obvio: la producci贸n por tipo de energ铆a en uno de esos d铆as que se batieron r茅cords de precio, el 30 de octubre de 2021. De la gr谩fica, los datos que aparecen a la izquierda son los correspondientes al pico de demanda de ese d铆a: a las 21:10, claramente de noche.

Si los ponemos por orden de producci贸n, primero van los ciclos combinados seguidos de la nuclear, la hidroel茅ctrica, intercambios internacionales (compra al extranjero, b谩sicamente nuclear francesa), cogeneraci贸n y residuos (b谩sicamente, gas), y el total de las renovables aceptadas por el Santo Sanedr铆n o el Politbur贸, es decir, e贸lica (1541, 4,95% de la producci贸n) y la inexistente solar fotovoltaica apenas no llegan al 5%.

De menci贸n los 373MW (el 1,2%) a esa hora de la solar de concentraci贸n con almacenamiento. Ese d铆a el precio del MWh fue de 220鈧, justamente durante esa franja horaria. Ligeramente inferior en las horas alrededor de esa franja horaria.

Una ojeada a la franja verde (e贸lica) y azul claro (hidroel茅ctrica) muestran que su producci贸n es bastante escasa. La e贸lica va claramente en descenso, mientras que la hidro la dosifican durante el d铆a para usarla para cubrir los picos de primera hora, y, sobre todo, tras el anochecer.

Tambi茅n es recomendable echar una ojeada a la importaci贸n de energ铆a. B谩sicamente, lo que dice es que estamos comprando energ铆a a otros pa铆ses (Francia la que m谩s, debido a su estructura de generaci贸n) para poder compensar las variaciones.

La gr谩fica est谩 muy bonita, pero no es suficientemente explicativa. M谩s que nada, para comparar y tener algo sobre lo que basarse.

Pero antes de ver m谩s gr谩ficas, veamos algunos datos comparativos importantes. La tabla siguiente es 煤til en ese sentido: en la primera columna, el tipo de centrales el茅ctricas, en la segunda, la potencia total instalada, que es la que ordena la tabla, de mayor a menor. Centrales El茅ctricas - Benza Energia

T铆tulo

INSTALADA Oct 2021

Sistema el茅ctrico

Nacional

Magnitudes

MW

聽聽 聽聽聽 聽聽聽 聽聽聽 聽聽聽 聽10/2021

聽聽 聽聽聽 聽聽聽 聽聽聽 聽Producci贸n 聽聽 聽聽聽 聽聽聽 聽聽聽 聽聽聽 聽 30/8/2021

聽聽 聽聽聽 聽聽聽 聽Relativa

E贸lica

27983,497

1541

5,51

Ciclo combinado

26250,145

9136

34,80

Hidr谩ulica

17093,176

5325

31,15

Solar fotovoltaica

13715,797

6

0,04

Nuclear

7117,29

6927

97,33

Cogeneraci贸n

5646,528

3000

53,13

Carb贸n

4883,715

972

19,90

Turbinaci贸n bombeo

3331,4

0

0,00

Solar t茅rmica

2304,013

373

16,19

Turbina de gas

1148,65

0

0,00

Otras renovables

1093,111

0

0,00

Motores di茅sel

768,67

0

0,00

Turbina de vapor

482,64

0

0,00

Residuos no renovables

440,861

0

0,00

Residuos renovables

170,112

0

0,00

Hidroe贸lica

11,32

0

0,00

Fuel + Gas

7,95

0

0,00

Potencia total

112448,875

27280

24,26

La central nuclear belga de Tihange, un posible Chern贸bilTercera y cuarta columnas, potencia generada a la hora susodicha (21:10 del 30/octubre/2021) y el porcentaje de potencia que producen con respecto de la potencia total instalada.

A observar: la nuclear est谩 casi a tope: 97,33%. La cogeneraci贸n, con un buen 53,13% (隆ojo, incluye todo lo que son residuos, as铆 que la potencia relativa baja!). Sigue el ciclo combinado al 35% y la hidr谩ulica a un bajo 31,15%. El resto, carb贸n (20%), solar t茅rmica (16%) y las m铆seras e贸lica (5,51%) y fotovoltaica (0,04%) est谩n claramente infrautilizadas.

Que el carb贸n apenas se use es una buena noticia medioambiental, pero que la solar t茅rmica s贸lo d茅 un 16% de su potencial a la hora de mayores ingresos, deja much铆simo que desear. Que la e贸lica sea inexistente, igual que la fotovoltaica, ponen blanco sobre negro la situaci贸n.

Ojo, que una hidro al 31%, a la hora de m谩xima demanda, es claramente un s铆ntoma que muy sobrados de agua no estamos: obvio, es octubre y las lluvias (que ya las ha habido) a煤n est谩n lejos (a unos dos meses) de haber llenado los pantanos. Los ciclos combinados tambi茅n est谩n bajos, a pesar de ser los que llevan la mayor parte del peso de la situaci贸n, a un 35%.

Que el pico de demanda se sit煤e en 27.280 MW, el 24,26% de la potencia instalada, sin embargo, deja de manifiesto el grav铆simo problema que tenemos a la hora de afrontar las facturas: tenemos una sobrecapacidad de producci贸n terrible, enorme鈥 y costosa de mantener.

A煤n as铆, esto todav铆a est谩 lejos de poder poner las cosas claras del todo. Es s贸lo un d铆a de r茅cord鈥 que fue batido bastantes veces a posteriori (mi solitaria neurona de ciencias es lenta escribiendo y procesando datos).

Echemos una ojeada pues a la producci贸n diaria acumulada (energ铆a, MWh, no potencia puntual) durante los meses de Agosto, Septiembre y Octubre de 2021.

 

Si uno se fija bien, la producci贸n total tiene muchos altibajos, pero esos son evidentes si se observa en qu茅 d铆a se producen: son las variaciones semanales, donde los fines de semana se consume menos. Pero no s贸lo estos vaivenes del consumo son notables. De hecho, son un porcentaje relativo bajo respecto de la media de consumo. Lo que var铆a salvajemente es la franja verde (y, de rebote, la amarilla), y, aunque en menor escala, la naranja.

A saber: la verde es la e贸lica. La naranja, la fotovoltaica. Y la amarilla, los ciclos combinados, que en estos meses son los responsables de mantener el orden y seguridad en la red el茅ctrica. De la misma forma, la franja azul claro de la hidroel茅ctrica var铆a poco, pero se observa una tendencia a ir bajando de tama帽o de izquierda a derecha: a medida que nos vamos quedando sin agua en los pantanos.

El m谩ximo consumido es de alrededor de 779,6GWh, y el m铆nimo de 573,76. Una diferencia de unos 206GWh. Sobre una media de 684,3. A煤n as铆, la gr谩fica es peque帽a y confusa para los que tenemos presbicia. Es mucho m谩s aclarador el sacar los datos de forma desagregada. Empecemos por dos tecnolog铆as f谩ciles: Carb贸n y Nuclear.

Lo primero: hay que destacar dos paradas de centrales nucleares, previstas, que son muy claramente observables. Si descontamos esos dos paros, lo que tenemos es una curva sumamente plana: trabajan a tope casi todo el rato. La curva del carb贸n es m谩s oscilante, pero sigue siendo llana. Adem谩s, es baja. F谩cil. Y, como se explicar谩 en el siguiente bloque, realmente muy relevante aunque a simple vista parezca justo lo contrario.

Vayamos a la hidroel茅ctrica.

Aqu铆 se nota de forma m谩s marcada lo que anteriormente se ha descrito: a medida que pasan los d铆as, nos vamos quedando sin agua para la hidro. La turbinaci贸n sin embargo se mantiene, aunque obviamente est谩 muy baja. Estos dos detalles, especialmente el de la turbinaci贸n (que es en realidad lo contrario a la hidroel茅ctrica: consume electricidad para almacenarla), tambi茅n ser谩n detallados en el siguiente bloque.

A煤n as铆, se observa claramente oscilante, aunque no en exceso. Veamos los ciclos combinados:

La oscilaci贸n es sumamente notoria. La variabilidad es muy alta: de m铆nimos de 50 a m谩ximos de 300GWh. Vayamos ahora a la fotovoltaica y solar t茅rmica:

De nuevo, gran variabilidad, y una t贸nica decreciente. Notable el que la termosolar haya dado ceros varias veces. Tambi茅n es notoria la correlaci贸n entre ambas: obviamente, las dos tienen la misma fuente de energ铆a primaria, el Sol. Y, obviamente, esos valles y ceros son d铆as totalmente nublados en todo el pa铆s.

La t贸nica descendente adem谩s es tambi茅n astron贸mica y meteorol贸gicamente predecibles: estamos en la parte del a帽o en que la insolaci贸n diaria se reduce, a medio camino entre el solsticio de verano y el de invierno, y adem谩s, pillando de por medio el equinoccio de oto帽o (22 de Septiembre de 2021 a las 19:21h UTC).

Y la 煤ltima de la temporada, la mayor causante de todo este embrollo: la e贸lica.

Llamar a esta curva 鈥榩redecible鈥 y 鈥榗onfiable鈥 es claramente una afrenta a la inteligencia de la gente. La mejor descripci贸n es 鈥榗aprichosa鈥, 鈥榠nestable鈥, 鈥榚xtremadamente variable鈥, y, quiz谩s de forma muy sabia: variable como una veleta.

Estamos hablando de variaciones desde valles de menos de 50GWh a m谩s de 300, con variaciones de m谩s de 200 en menos de dos d铆as. Si, se parece a los ciclos combinados.

Dicho de otra manera: la variaci贸n de producci贸n e贸lica, mucho m谩s aleatoria, es del mismo orden de magnitud que la variaci贸n de consumo, mucho m谩s previsible y lenta. Con un m谩ximo de 321,7 GWh y un m铆nimo de 21,8 durante el per铆odo, tenemos que en t茅rminos absolutos var铆a m谩s (301 GWh) que lo que var铆a la demanda durante el mismo per铆odo.

Si en lugar de hacer este c谩lculo con valores absolutos, se hace con valores relativos, queda patente que es una energ铆a de la que no nos podemos fiar: sobre una media de 109 GWh, la variaci贸n es del -100 a +200%. No est谩 mal, 驴verdad? En comparaci贸n, lo que consumimos var铆a del orden del 卤15% (unos 100 sobre 684).

Afinando algo la vista, de la gr谩fica de colores tan chula que nos da la web de la REE, se observa que la l铆nea superior de la franja amarilla (ciclos combinados) es bastante m谩s llana que la subyacente l铆nea superior de la franja verde (la e贸lica). Eso deber铆a llamar la atenci贸n. Pero para aclararlo, en la siguiente gr谩fica se presentan la suma de la e贸lica + CC frente a la producci贸n total.

Llama la atenci贸n c贸mo la variabilidad enooooorme de la e贸lica, ahora deja paso a una l铆nea m谩s llana, que mimetiza bastante bien la l铆nea superior de la generaci贸n total, cubriendo alrededor de m谩s de una tercera parte de la producci贸n. Sin embargo, la variaci贸n absoluta es pr谩cticamente calcada.

Lo que indica claramente que la caprichosa y vol谩til e贸lica est谩 siendo compensada muy eficazmente por los ciclos combinados (habr铆a que sumar la hidro, pero en este caso ya sabemos que el aporte de 茅sta es menor). Que la variaci贸n absoluta de la generaci贸n total y de la suma e贸lica + CC sea pr谩cticamente calcada significa que no s贸lo se compensa la e贸lica, tambi茅n el consumo. Tarea doble para los CC.

Dicho de otra manera: sin centrales despachables de respaldo no tendr铆amos la 鈥榮eguridad (o estabilidad) el茅ctrica鈥 que tenemos. La oscilaci贸n que se observa de los ciclos combinados se debe a los caprichos del viento, ni m谩s ni menos, no a los propios ciclos combinados.

Son los ciclos combinados los mayores art铆fices que hayamos podido integrar tal cantidad de renovables, a pesar de los evidentes problemas que 茅stas presentan.

Claramente, la e贸lica (ni sola ni conjuntamente con la fotovoltaica) nos sirve para cubrir la demanda. Su variabilidad y caprichosidad, su intermitencia, su descontrol, son los causantes 煤ltimos聽 de la variabilidad de los precios. Afortunadamente, de momento aqu铆 se queda la cosa.

Los problemas vienen debido a unas renovables el茅ctricas intermitentes y caprichosas. Necesitamos mucha capacidad de producci贸n que sea despachable (y no cualquiera) para poder compensar esa gran volatilidad. Por cierto, apenas se nota, pero la tendencia total de la e贸lica es muy ligeramente al alza.

La variabilidad estacional.

Hasta aqu铆 un estudio de la situaci贸n en el momento de los 鈥榬茅cords de precios鈥. Pero ya se ha comentado que hay un tema de estacionalidad muy fuerte en cuanto a la producci贸n energ茅tica, sobre todo con la capacidad de la hidroel茅ctrica de compensar, as铆 como la producci贸n e贸lica y solar.

Por tanto, esta parte anterior se centra alrededor del equinoccio de oto帽o (septiembre y octubre), que parece ser que es el momento del a帽o en que se produce la mayor volatilidad de precios. Parte del estudio, sin embargo, ya parte desde el c谩lido agosto, pero sigue estando lejos de los otros dos hitos anuales que se hallan alrededor de los solsticios de verano (21 de junio) y de invierno (21 de diciembre).

De todas formas, los problemas suelen ir algo desfasados: el pico del calor se suele producir a finales de julio, alrededor de un mes m谩s tarde del solsticio. De la misma forma, el pico de consumo de invierno tambi茅n se suele producir alrededor de un mes m谩s tarde, a finales de enero (alrededor de San Antonio, 鈥榚l D铆a de los Burros鈥), debido al decalaje t茅rmico asociado (inercia t茅rmica, resultado de 鈥榠ntegrar鈥 la energ铆a recibida 鈥搊 dejada de recibir鈥 del Sol, t茅rmino importante como veremos en la segunda parte de esta serie).

Por eso hace falta analizar los dos meses alrededor de dichos solsticios: junio-julio y diciembre-enero. En este caso, diciembre de 2020 y enero de 2021, mal a帽o para tomar de referencia debido al Coronavirus, pero que tambi茅n es el a帽o de los picos, y junio y julio de 2021, justo antes del repunte.

Ojo porque fue precisamente en la primavera de 2021 cuando salt贸 a la palestra la subida de precios de la luz, con el cambio de tarificaci贸n, a pesar que el gas a煤n estaba en 鈥榩recios normales鈥!!

Verano

Por proximidad con las fechas en que se produjeron los precios alarmantes, empezaremos el estudio de variabilidad estacional en la estaci贸n veraniega: justo los dos meses anteriores a los ya analizados, as铆 se podr谩 ver exactamente la evoluci贸n desde m谩ximos solares.

Seg煤n la REE:

Por tanto, dado que el solsticio de verano es el momento en que el d铆a es m谩s largo, en que hay m谩s horas de sol, parece apropiado empezar por analizar las dos renovables directamente relacionadas: solar fotovoltaica y solar t茅rmica:

 

 

De nuevo, pr谩cticamente id茅nticas en la forma aunque la variaci贸n relativa es mayor en la t茅rmica. A observar: en junio hay m谩s d铆as nublados, pero los d铆as que produce generan m谩s energ铆a fotovoltaica en junio que en julio. Esta variaci贸n no se nota tanto en la t茅rmica.

La raz贸n es simple: el rendimiento de los paneles fotovoltaicos baja con la temperatura, al rev茅s que en la solar t茅rmica, as铆 que en julio, al hacer m谩s calor, la producci贸n real de la fotovoltaica baja por la suma de los dos factores: el d铆a se empieza a acortar aunque hace m谩s calor.

A pesar de ello, el 鈥榖ache鈥 en la segunda mitad de junio, justo por el solsticio, demuestra hasta qu茅 punto se puede uno fiar de la fotovoltaica, demostrando que la 鈥榩revisibilidad鈥 siempre da mayores resultados que la realidad, y en factores nada desde帽ables. M谩ximos de producci贸n del orden de 90GWh a finales de junio, y de 80GWh a mediados de julio, con m铆nimos del orden de 50GWh para la fotovoltaica. M谩ximos de 30GWh para la solar t茅rmica.

Pasemos ahora por la hidroel茅ctrica y la turbinaci贸n:

Se observa una cierta variabilidad en la hidro, a pesar de estar de forma m谩s o menos llana durante junio, para ir reduciendo durante julio su producci贸n. De nuevo, la turbinaci贸n apenas relevante.

Media de alrededor de 70 鈥 80 Gwh en junio, con picos del orden de 100 Gwh, m铆nimos del orden de 50GWh. Muy notorio el pico de finales de julio, probablemente por necesidad de desembalsar por alguna raz贸n metereol贸gica que justo coincide con una bajada de la producci贸n solar.

En el an谩lisis anterior, la hidro ten铆a picos de 80 y una clara t贸nica descendiente. Comparando con este gr谩fico se hace patente la bajada de nivel de los pantanos.

Sigamos con la e贸lica:

En comparaci贸n con el an谩lisis anterior, este per铆odo tiene algo menos de variabilidad, pero la producci贸n media es similar (unos 125GWh), con picos similares (250GWh), pero menos oscilaciones. Es decir, m谩s constante y menos variable.

Por otro lado, los ciclos combinados:

De nuevo, gran variaci贸n, que adem谩s se observa peri贸dica (la 鈥榠ntermitencia semanal鈥). Por eso, de nuevo, suma de E贸lica + CC en comparaci贸n con la producci贸n:

 

Una vez m谩s, se observa c贸mo la suma no s贸lo es mucho m谩s constante, del mismo orden de magnitud relativo (25 鈥 30% de la producci贸n total), mientras que la variaci贸n absoluta es pr谩cticamente la misma que la de la producci贸n total.

Demostraci贸n que los ciclos combinados son los responsables de mantener la producci贸n bajo control.

Por si quedaban dudas, y puesto que la producci贸n solar se estima mucho m谩s elevada en este intervalo de tiempo, pongamos la suma de E贸lica, Solar y CC contra la producci贸n total:

El porcentaje relativo sube al 50%, mientras que la variaci贸n absoluta es pr谩cticamente calcada entre la producci贸n total y la producci贸n de la suma, ratificando la conclusi贸n anterior.

Para que quede en el expediente, a帽adamos la nuclear y el carb贸n:

Se notan los cierres temporales de algunas nucleares, la escasa relevancia del carb贸n, y el gran aporte de la nuclear de forma sostenida alrededor de los 160 GWh. Lo contrario a la volatilidad.

Como resumen: en verano la aportaci贸n solar es claramente mayor que durante el equinoccio de oto帽o, la variabilidad de la e贸lica es menor, la hidroel茅ctrica a煤n produce y permite su uso de forma aceptable, y siempre los CC son los encargados de mantener la cosa bajo control, asumiendo una gran variabilidad en su producci贸n.

Es de notar, sin embargo, que la producci贸n est谩 ligeramente por debajo del per铆odo estudiado con anterioridad, en ascenso hacia ese m谩ximo que se suele encontrar en agosto, debido a las elevadas temperaturas que suceden a finales de julio y principios de ese veraniego mes. Es el 鈥榩ico de demanda de verano鈥, generalmente asociado a los aires acondicionados.

Invierno

Alrededor del solsticio de Invierno es cuando hay menos Sol disponible, y m谩s demanda de electricidad precisamente a consecuencia directa (luz) e indirecta (fr铆o que se combate poniendo en marcha estufas) de esa falta de Sol.

Seg煤n la REE:

Debido a la inercia t茅rmica, el momento m谩s fr铆o del a帽o suele estar entre mediados de enero y principios de marzo, siendo t铆pico el pico de consumo el茅ctrico del a帽o durante el primer mes del a帽o, con especial 茅nfasis en su segunda mitad.

Veamos c贸mo fue el invierno 2020 鈥 2021. Como en el otro caso, empezaremos por la solar.

 

Muy destacable la gran volatilidad y variabilidad de la fotovoltaica, especialmente durante diciembre. Destacable la pr谩ctica nulidad de la solar t茅rmica.

Los picos apenas llegan a 40GWh, que es menos de la mitad de los picos del solsticio de verano, con medias claramente inferiores debido a la variabilidad, alrededor de 20GWh. Eso para la fotovoltaica, que para la solar t茅rmica pasamos de producciones de picos de 30GWh relativamente sostenidos en verano, a picos puntuales por debajo de 10 GWh, con media durante diciembre claramente por debajo de los 5 GWh, y pr谩cticamente nula durante d铆as enteros, de forma totalmente 鈥榓leatoria鈥.

De nuevo, gran diferencia (a menos siempre) entre la 鈥榩revisible producci贸n solar) y la realidad. Tal y c贸mo se esperaba, mucha menos energ铆a solar en invierno que en verano, alrededor de 录 parte. Para eso, pongamos una gr谩fica que compara la fotovoltaica durante los dos meses de verano analizados frente a los meses analizados en esta secci贸n:

Se ha dicho que la otra cara de la moneda son otras dos fuentes renovables: hidro y e贸lica. Empecemos por la primera:

 

Con picos de casi 180 GWh, y producci贸n media por encima de los 100 GWh, queda claro que la hidroel茅ctrica es bastante generosa en esta 茅poca del a帽o, tal y c贸mo se hab铆a previsto.

La turbinaci贸n tambi茅n es m谩s elevada, pero queda empeque帽ecida por el elevado valor de la hidroel茅ctrica. Comparemos la producci贸n hidroel茅ctrica de invierno y verano:

Vayamos ahora por la otra que se ha dicho que produc铆a m谩s en invierno, la e贸lica:

Como de costumbre, se observa una gran variabilidad, aunque en estos casos los picos y valles son claramente m谩s duraderos, pero, sobre todo, m谩s elevados.

Para empezar, se observan algunos picos cerca de los 400 GWh, en comparaci贸n con escasos picos puntuales de alrededor de 250 GWh. La media adem谩s es claramente elevada. Sin embargo, los m铆nimos vuelven a estar alrededor de 50GWh.

Comparemos de nuevo:

No hay duda: tambi茅n es estacional, como la hidroel茅ctrica. Sin embargo, sigue siendo muy variable, y a pesar de una media m谩s elevada, la duraci贸n de las calmas es m谩s larga.

Y a diferencia de la hidro, esta no es almacenable ni controlable.

Ahora, a por los CC:

De nuevo, gran variabilidad, como de costumbre. Picos m谩s bajos esta vez, obviamente. Media m谩s baja, y m铆nimos m谩s bajos (alrededor de 20GWh, frente a los >40GWh de verano).

Como de costumbre, comparemos E贸lica + CC contra producci贸n total:

En este caso, a diferencia de los anteriores, se observa que la variaci贸n absoluta de la suma E贸lica + CC es incluso mayor que en el caso veraniego, que no sigue tan claramente a la generaci贸n total.

En realidad, es obvio: la hidro hemos visto que aporta mucho m谩s en esta 茅poca del a帽o, as铆 que lo correcto es comparar la suma E贸lica + CC + Hidroel茅ctrica contra la generaci贸n total:

Ahora s铆 que se observa el mimetismo entre la producci贸n total y la suma de las tres aportaciones.

Para que conste en el expediente, de nuevo, nuclear y carb贸n:

De nuevo, nuclear plana a tope con una bajada al final por parada prevista. Nada nuevo ah铆. Sin embargo, claro repunte del carb贸n a principios de enero.

Y, esta vez, para que quede claro, comparaci贸n de producci贸n total entre invierno y verano:

Lo dicho, mayor consumo en invierno que en verano, y, en este caso, adem谩s pr谩cticamente plano durante todo el invierno, pero con un leve repunte a finales de enero, apenas discernible.

Otros datos

Adem谩s de estos datos de la REE, hay otras fuentes de datos que pueden ser interesantes. Incluso simulaciones. De entre estos datos, por ejemplo, es interesante ver las 鈥榮imulaciones鈥 de la solar, que dan la energ铆a solar que se recibir铆a si no existiesen las nubes ni ning煤n efecto metereol贸gico que afectase la radiaci贸n solar, los paneles fuesen ideales, las temperaturas fr铆as, vivi茅semos en los mundos de Yupi, etc.

Dado que la orientaci贸n es clave en todo lo que sea solar, realic茅 la simulaci贸n para diferentes elevaciones del panel, de forma normalizada (por energ铆a producida en la peor fecha), incluyendo adem谩s un seguidor solar. Este es el resultado:

Ojo porque la gr谩fica puede resultar enga帽osa: se ha normalizado para cubrir el consumo en el peor de los casos. Eso implica que se han escalado los m虏 de paneles necesarios para cubrir esa situaci贸n, con el resultado de sobreproducci贸n durante el resto de meses.

Los casos totalmente plano y totalmente vertical son los que m谩s sobredimensionamiento necesitan, as铆 que son los que m谩s sobreproducci贸n tienen. Lo interesante de esos casos es cu谩ndo.

El caso del Invernal es el que mejor resultado da con la menor sobreproducci贸n y cantidad de paneles: muy vertical, a 60潞 sobre la horizontal.

El caso 脫ptimo no resulta ser el 贸ptimo, a no ser que se considere la venta de sobreproducci贸n. En tal caso, es el que m谩s KWh produce de todos por m虏 de panel, y es peor que el Invernal, al estar orientado a unos 45潞 sobre la horizontal, que est谩 pr贸xima a la elevaci贸n de la pen铆nsula.

Curiosamente el sistema con Seguidor tiene todav铆a m谩s sobreproducci贸n, y aunque tiene mejor rendimiento por m虏 de panel que el 脫ptimo, tambi茅n tiene un coste m谩s elevado. Se puede comparar, aproximadamente, con los datos reales obtenidos de una vivienda en Oxford, con la orientaci贸n sobre tejado, cercana a la que en este gr谩fico se ha denominado 脫ptima.

Lo interesante de esos datos es que son recogidos durante varios a帽os, y se puede ver la variaci贸n de un a帽o a otro, con respecto de los valores 鈥樏硃timos鈥 recalculados para esa misma ubicaci贸n y orientaci贸n:

En esta gr谩fica, lo que se observa es una gran variaci贸n o dispersi贸n de valores obtenidos en los a帽os 2012, 2013 y 2014, frente a los valores estimados o previstos, que en casi todos los casos est谩n por encima de los obtenidos reales, en algunos meses son realmente escandalosos (marzo y abril).

Otra gr谩fica, el consumo energ茅tico del piso en el que viv铆a en 2015:

La estacionalidad en todos los casos es m谩s que evidente, not谩ndose la complementariedad entre el consumo (mayor en invierno) y la producci贸n (mayor en primavera/verano).

Un par de gr谩ficas m谩s. La siguiente, sobre la eficiencia de la fotovoltaica seg煤n la temperatura, algo que se ha comentado que reduce la producci贸n en julio debido a la mayor temperatura de los paneles, que a su vez, es debido no s贸lo a la mayor temperatura ambiente, sino a la mayor insolaci贸n. A notar que lo que importa es la temperatura del panel, no la ambiente.

Y la 煤ltima, la producci贸n hidroel茅ctrica de 2020 seg煤n la Red El茅ctrica Espa帽ola, captura del informe anual del a帽o 2020:

 

En esta gr谩fica se observa que efectivamente agosto, septiembre y octubre son meses de muy baja capacidad para este tipo de generaci贸n, tal y c贸mo se hab铆a comentado antes. Con eso queda demostrado el problema de estacionalidad que generan las renovables, incluyendo la Hidroel茅ctrica.

Conclusiones.

Por hoy, suficiente an谩lisis se ha hecho. S贸lo es una peque帽a parte, que encima es muy enga帽osa como se ver谩 en la continuaci贸n de este an谩lisis. A煤n as铆, los datos aqu铆 presentados deber铆an ser suficientes como para tener muy claramente asentados varios puntos:

* La e贸lica es muy variable y caprichosa.

* Las tres grandes contribuciones renovables son fuertemente estacionales.

* Hace falta potencia despachable para poder controlar y mantener la red dentro de los par谩metros de funcionamiento.

* El aumento de producci贸n no controlable (solar y e贸lica) produce un gran aumento de la variabilidad de la potencia controlable, y

* la variabilidad e intermitencia de las renovables el茅ctricas no controlables produce una gran variabilidad en el mix energ茅tico (que implica una gran volatilidad en los precios).

* En verano e invierno las exigencias de potencia despachable no son tan elevadas como en oto帽o, debido sobre todo a la falta de hidroel茅ctrica.

* La energ铆a hidroel茅ctrica, en caso de poder usarla, ayuda a mantener el control al ser despachable.

* El carb贸n apenas var铆a.

* La nuclear va a 鈥榩i帽on fijo鈥, invariable, aunque es una gran aportaci贸n.

Hay mucho todav铆a por ver. Para empezar, hace falta mucho detalle que no se ha aclarado en esta entrada, as铆 como una cierta 鈥榓mplitud de miras鈥 para ver el panorama a nivel europeo. Esas aclaraciones se har谩n en la siguiente parte de este an谩lisis de producci贸n, entrando en los detalles de los problemas que se derivan de la renovables y que aqu铆 a煤n no se han observado.

Una vez analizada la producci贸n, lo que tenemos, y los problemas a que se enfrenta en la actualidad la red el茅ctrica, en el bloque de esta serie donde analizaremos la estabilidad y las soluciones para mantenerla que se aplican en la red el茅ctrica. Hay que destacar que este primer bloque de esta serie consta de dos entradas diferentes, y aqu铆 se acaba la primera.

 

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