martes, julio 22, 2014

Un sistema eléctrico 100% renovable ¿Una utopía?

En este artículo veremos que un sistema 100% renovable es posible técnicamente con la tecnología actual. Pero desde el punto de vista de la ingeniería las cosas no son tan simples. No solo hay que evaluar si es técnicamente posible, sino los costes asociados a ello, las variables medioambientales…
 
El anterior artículo solo pretendía demostrar que la ‘demostración’ de que un sistema 100% no es posible fallaba por todos lados. Este artículo suscito diversas críticas diciendo que, a pesar de la mala argumentación, no era posible un sistema 100% renovable. En cierta manera aquí hay la lógica continuación. Como siempre en ingeniería las cosas no son blancas o negras. Veremos que posible es, pero plantearemos otra serie de dudas. La misión de este artículo no es llegar a una conclusión que requeriría un estudio de ingeniería complejo y costoso fuera de lo que puede abordar este blog y cualquier blog serio basado en hechos, sino que el articulo demostrará que es posible técnicamente y dejará abierta la posibilidad de si realmente tiene sentido a la espera de que algún organismo o empresa realice este estudio que, además, debería afinar técnicamente al detalle el sistema para que fuera lo más económico seguro, manteniendo la seguridad de suministro.
 
El caso de Islandia, un país con una generación eléctrica renovable del 99,998%
 
El tema es que ya existe un país que ya genera un 100% (99,998%) de su electricidad mediante renovables. Además es una isla y no tiene interconexión eléctrica con ningún otro territorio, es decir, es autosuficiente en el sistema eléctrico. Se trata de Islandia. Islandia es un caso de éxito a este respecto. Con un gran territorio a medida que fue expandiendo su energía hidroeléctrica, fue también expandiendo su capacidad de generación mediante energía geotérmica. Pueden encontrar más datos sobre Islandia aquí.
 
¿Un sistema 100% renovable para España es posible?
 
Por tanto la pregunta ya no es si es posible un 100%. Vemos que sí. Que ya hay un país que lo cumple. La pregunta ahora es si todos los países pueden ser 100% renovables. Yo seré menos ambicioso por falta de conocimiento de otros sistemas eléctricos. Replantearé la pregunta y nos preguntaremos ¿Es técnicamente posible que España sea 100% renovable? La clave, como mucho imagináis es la acumulación. Empezaremos con dos capturas de pantalla de Red Eléctrica de España de dos cosas importantes que suceden ya hoy en nuestra red eléctrica.
 
La energía solar, a las 2h00 de la madrugada estaba generando el 2% (707MW) de la electricidad de España el 22-7-14 Fuente: Red Eléctrica de España
El conjunto de la generación hidráulica (generación – consumo) energía hidráulica estaba acumulando la tarde hasta un pico de 1.316MW. Una tarde de verano con bajo consumo, una eólica generando el 34% de la electricidad y una solar generando el 16,7% de la electricidad permitieron pasar a la hidráulica a consumir (acumular). Fuente: Red Eléctrica de España 
Quizás esto sorprenda a muchos, pero el sistema eléctrico de España ya tiene una capacidad de acumulación importante. Se tratan de las centrales de bombeo. En el mundo hay 127.000MW de potencia instalada en centrales de bombeo, de los cuales 2.500MW están en España. Estas centrales se construyeron en su día para gestionar un problema a la inversa que las renovables que tienen las centrales nucleares. No son capaces de regular de manera eficiente, siguiendo la curva de producción. Por eso en muchos sitios en su momento, España entre ellos, se instalaron para consumir en los momentos que no fuera necesaria toda la energía nuclear generada para pasar a consumirlos posteriormente. Estas centrales funcionan bombeando agua a un depósito superior cuando acumulan y dejando caer esta agua hacia el depósito inferior para generar. La eficiencia de este sistema está entre el 70-75%. Esta pérdida de eficiencia es más que compensada por el mercado debido a la diferencia de precio que hay en las horas valle, respecto a las horas punta. En la actualidad, debido al incremento de consumo y el parón nuclear que se produjo en su día, estas centrales, que tienen un impacto medioambiental obvio, no son necesarias para la gestión de las nucleares y se usan con criterios exclusivamente mercantiles. La compañía eléctrica bombea (acumula) cuando la electricidad es barata y turbina (genera) cuando es cara. Los periodos baratos dependen del consumo y de la generación renovable. Cuanta más renovable hay, más barato es el mercado. Así que en realidad ya se están usando para acumular energía renovable. Como vemos cuando hay problemas técnicos en la gestión de la red por ciertas fuentes, en este caso fue la nuclear, la ingeniería da soluciones. Y también da soluciones cuando lo mismo sucede con las renovables.
 
Para empezar España está llegando a un límite en cuanto a integración de eólica en la red actual. Esto ya podría estar solucionado, pero desde instancias políticas se ha decidido actuar para que no sea así. Ya en 2010 el presidente de Red Eléctrica presentó un plan para la integración de más renovables en la red eléctrica previendo estos problemas. El plan consistía en elevar hasta 6.000MW los 2.500MW existentes de bombeo simplemente añadiendo tuberías de bombeo/turbinado entre embalses existentes a distintas alturas. Esto hubiera permitido integrar más energía renovable en la red y por tanto aumentar el porcentaje de energía renovable generada en la red eléctrica española. Además, para este plan que proponía ejecutar gradualmente hasta 2020, proponía que, debido a que los principales perjudicados por estos bombeos iban a ser las centrales térmicas al permitir más renovables, no podían ser gestionados por los mismos propietarios de las centrales térmicas. Proponía una gestión técnica y neutral controlada por REE que no tiene activos de generación.
 
Es decir aquí vemos una fuente de acumulación que ya existe en la red, que se puede ampliar hasta los 6.000MW de potencia con la acumulación que tengan los pantanos, con coste reducido hasta esta cantidad y que permitiría más renovables. Pero aún no hemos llegado al 100%. Tenemos varios acumuladores que pueden ser usados para llegar al 100% con la tecnología probada y en funcionamiento que tenemos hoy. Dejamos para otro día temas experimentales aunque estén muy avanzados. Para empezar los bombeos hidráulicos pueden ser aumentados hasta la capacidad que deseemos. Tiene un coste económico y tiene un impacto ambiental, pero técnicamente es posible. Además la capacidad es ilimitada ya que en caso necesario los bombeos se pueden hacer con agua marina. Eso, además, reduciría el coste ya que solo necesitaríamos un almacén superior, el almacén inferior nos lo ahorramos, es el mar. Por otro lado esto solo es posible con países con montañas cercanas al mar, pero España tiene multitud de sistemas montañosos cercanos al mar.
 
Por otro lado tenemos ya hoy una renovable que almacena y es capaz de generar las 24h del día, es la termosolar. En España ya existe una “pequeña” cantidad, equivale a casi dos Garoñas, 800MW en centrales termosolares con acumulación. Este medio de generación puede ser potenciado para añadir muchos más MWs con capacidad de acumulación y por muchas más horas que las actuales. La eficiencia de este sistema está alrededor del 90% y permite que las turbinas de las centrales termosolares trabajen siempre en el punto óptimo de eficiencia.
 
Y para finalizar tenemos el caso islandés, que nos muestra otro camino, como obtener una energía renovable las 24h del día, los 365 días del año. Puede que piensen que Islandia tiene un potencial geotérmico que ni de lejos se acerca al de España. La realidad es que según un reciente estudio de la Universidad de Valladolid el potencial geotérmico de España podría generar, el solo, cinco veces el consumo eléctrico actual. Por tanto es otra acción a considerar.
 
Como vemos técnicamente el 100% es posible. Ahora va mi valoración personal a modo de resumen. Conviene no obsesionarse con ciertas metas y más cuando en este país no somos capaces, por motivos político/empresariales simplemente de poner más renovable porque el gobierno no quiere crear un marco normativo adecuado para incrementar esos 2.500MW hasta los 6.000MW necesarios para seguir incrementando las renovables en el sistema eléctrico sin necesidad de más centrales convencionales e incluso con la posibilidad de cerrar unas cuantas sin perjudicar la estabilidad de la red. Por otro lado es posible que el coste para pasar de una gran cantidad de generación renovable, pongamos el 80% al 100% sea importante. Posible, si, pero a un coste que quizás no queramos asumir. Mi propuesta sería llegar a este 80%, lo cual exigiría centrales térmicas flexibles que descartarían, por supuesto, la nuclear por obvios motivos técnicos. Ir  trabajando por ello. Haciendo un plan que se re-evaluaría cada 10% y se vería si realmente todo funciona como lo esperado. A partir de ese porcentaje se podría hacer un plan para llegar al 100%.
En todo caso el detalle de cómo sería técnicamente un sistema 100% renovable y sus costes, no solo económicos, sino medioambientales y sociales, debería ser objeto de un profundo estudio que no estaría mal que realizara el gobierno o, si está dentro de sus funciones, alguna empresa como Red Eléctrica de España (que es la empresa que conoce más la red de transporte española y como se regula, no habría nadie mejor y hasta el momento ha actuado siempre con una gran independencia respecto a los intereses del mercado eléctrico).
 
Para finalizar unos detalles técnicos que siempre suelen salir. Me adelanto a ellos. En estos momentos tanto la solar fotovoltaica, como la termosolar, como la eólica tienen capacidad de estabilizar la frecuencia de red y de proporcionar inercia al sistema. En las termosolares es inherente a su tecnología. En la eólica, mediante circuitos electrónicos adicionales, se hizo obligatorio a partir de 2008 para todas las plantas posteriores y parte de las que se habían construido anteriormente. Para las fotovoltaicas, también mediante circuitos electrónicos adicionales, se hizo obligatorio en 2010 para plantas anteriores y posteriores a esta fecha que cumplieran determinados requerimientos (potencia total y potencia en el nudo).

9 comentarios:

  1. El 75% de la electricidad en Islandia es hidroeléctrica, una opción que en España y en la mayoría de países está ya tan explotada que es difícil pensar que pueda abarcar más, por eso precisamente el artículo de Naukas se centra en la solar y eólica, que son las alternativas renovables que en la práctica se han puesto sobre la mesa, y en las que se basa toda la propaganda 100% renovables. La geotérmica aporta sólo el 25% de la electricidad en Islandia, y eso que tienen mucha más energía geotérmica que el resto del mundo porque es una zona volcánica activa con una corteza muy caliente. Es decir, ese 25% ni siquiera es un caso extrapolable a otros lugares (que es de lo que van precisamente los casos de estudio, de encontrar soluciones extrapolables). Enlazas un estudio que parece que indicase lo contrario. Bueno, lo primero, dejar claro que no es un estudio muy imparcial porque está publicado en la revista oficial de una organización (la World Renewable Energy Network) cuya finalidad es precisamente fomentar las energías renovables (por ejemplo uno de sus miembros es Asensa). Por otro lado, en el propio enlace que pones menciona que "los autores reconocen que todavía hay problemas importantes que se deben investigar [...] Pero cuando se resuelvan se podrá pasar de la viabilidad técnica alcanzada hoy a la viabilidad económica que permita su explotación comercial". De nuevo reconocen que a día de hoy no es posible, y que están poniendo el foco en el futuro. Además los autores también explican que ellos analizan el potencial técnico, pero que el potencial sostenible (o sea, no sacar el calor más rápido de lo que sube porque entonces se te queda la roca fría y no puedes sacar más hasta que se vuelva a calentar) sería mucho menor (3,2 GW).

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  2. Como muy bien decías, por cierto, Jesús, en un comentario en Naukas, a veces la pelea por la reducción de CO2 en el sector eléctrico puede ser poco representativa de la verdadera fuente de emisiones. Pese a ese elevado porcentaje de renovables, las emisiones per cápita de Islandia siguen siendo elevadas. La culpa es básicamente del transporte, pero también de la actividad industrial, sobre todo la relacionada con la producción de aluminio (ver http://www.ust.is/library/Skrar/Atvinnulif/Loftslagsbreytingar/ICELAND%20NIR%202012.pdf)

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  3. Bueno, para ser justos eso mismo es lo que venía a decir Xavier cuando hablaba del caso danés.

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  4. El radio de la tierra es 6400 Km.
    La superficie del disco que la tierra muestra al sol es: PI*R*R = 128 millones de Km2
    La constante solar (radiacion que nos llega del sol) es de 1.3 Kw/m2
    Un Km2 tiene un millon de m2, es decir: 1.3 Gw/Km2

    Total, el sol nos envia constantemente: 128x1.3 = 166 millones de Gw de potencia. (=166 PetaWatios)

    El consumo planetario (no solo de electricidad, sino de calor, transporte, etc, todo sumado) es de 15 Tw.

    En resumen: El sol no solo puede darnos el 100% de la energia que usamos...

    Puede darnos el 1.000.000 %
    ("un millon porciento")

    internete
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  5. Es muy sencillo: No hace falta almacenar nada de nada.

    Solamente hay que tender unas cuantas lineas de transporte en los paralelos, y que todos los paises tengan el doble de potencia solar instalada de la que consumen.

    Así los que estan en la cara iluminada de la tierra (donde es de dia) alimentan a los de la cara oscura (donde es de noche), y evidentemente, esto cambia constantemente según gira el planeta.

    Todos con electricidad 100% limpia y natural siempre disponible.

    internete
    1234567

    PD: Actua siempre local...
    ¡Pero no te olvides de pensar global, cohones!

    (Que si no, no sirve de gran cosa tu acción local...)

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    1. Como idea es buena. Ahora, ¿es viable construir semejantes lineas de distribucion?

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  6. https://www.youtube.com/watch?v=XiBYM6g8Tck

    internete
    1234567

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  7. Tal vez este tema tienen tiempo sin observarlo, pero lo cierto es que no hay que olvidar la importancia de un sistema fotovoltaico para el consumo diario de energía. Es una de las vías en las que podemos apoyar más al ambiente que tanto nos necesita y es tanta su importancia que entidades internacionales para la preservación del ambienten consideran que para 2030 un tercio de la población usará este tipo de energía en su vida diaria, realmente eso es lo que queremos en http://enlight.mx/ para así poderle hacer un buen al ambiente.

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  8. Hola Eolosbcn,
    Me llamo Pedro Andreu. No sé si vas a recibir este mensaje. He seguido con mucho interés tus aportaciones a las noticias de Chile en meneame, especialmente la de sanidad y los seguros privados.
    Me traslado a chile el proximo 1 de Octubre para trabajar en una compañia americana en Santiago (BCG). Me preguntaba si tendrias 5 minutos para charlar conmigo por email o telefono sobre algunos temas en los que estoy perdido, como la busqueda de una vivienda (creo que tengo que vivir en Las condes, pero no se cómo ni donde buscar piso), elegir seguro privado y cualquier otro consejo que puedas darme.
    Muchas gracias!

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