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El Sistema Eléctrico Español III: Horas de Funcionamiento

escrito por Manuel Fernández Ordoñez 18 febrero, 2011

En artículos anteriores hablamos sobre la distribución de potencia instalada para cada una de las tecnologías de generación eléctrica en España y sobre la energía producida por cada una de ellas durante el año 2010. En el segundo de esos artículos demostramos que no todas las tecnologías de generación eléctrica producen una cantidad equivalente de energía para la misma potencia instalada. Es decir, que 1 MW nuclear no produce la misma energía que 1 MW de gas. ¿Pero, 1 MW es 1 MW y ambas cosas deberían producir lo mismo, no? En absoluto, demostramos entonces que la energía producida no depende únicamente de la potencia instalada sino de la cantidad de tiempo que esa potencia está produciendo energía. Éste es el concepto clave en el sistema eléctrico, cuánto tiempo funciona al año cada una de las tecnologías de generación eléctrica.

¿Cómo determinamos las horas medias de funcionamiento anuales para cada una de las tecnologías de generación eléctrica? Es realmente sencillo, tomen ustedes la energía producida para cada tecnología y la dividen entra la potencia instalada para esa tecnología. Hagamos un ejemplo: según Red Eléctrica Española la energía producida durante el 2010 utilizando carbón fue de 25.851 GWh, mientras que la potencia instalada era 11,89 GW. Por tanto: 25.851 GWh/11,89 GW = 2174 horas. ¿Sencillo, verdad? Pues hagamos esto para el resto de tecnologías de nuestro mix eléctrico. Los resultados se muestran gráficamente en la siguiente figura:

Horas medias de funcionamiento para cada una de las tecnologías de generación eléctrica durante el año 2010. Elaboración propia con datos de Red Eléctrica Española.

Los resultados de esta gráfica son extraordinariamente concluyentes. Dejando al margen al resto del régimen especial (cuyo desglose no tenemos aún) todas las tecnologías han funcionado una media cercana a 2.000 horas durante el año 2010. Obviamente, todas menos la energía nuclear, que ha funcionado más de 8.000 horas, multiplicando casi por 4 a cualquiera de las otras tecnologías. Conviene recordar que un año tiene 8.760 horas, así que las centrales nucleares españolas operan casi todo el año de forma ininterrumpida.

Aclaremos un matiz importante, para que no nos acusen de manipuladores (de eso que acusen a otros). Cuando decimos que la energía eólica, por ejemplo, ha funcionado durante 2.153 horas no queremos decir que los molinos hayan estado la mayor parte del año parados, sino que la energía que han producido durante todo el año es la equivalente a si hubieran funcionado 2.153 horas a plena potencia, es decir, a su potencia nominal de diseño. He aquí el meollo de la cuestión. Cuando decimos que un molino tiene una potencia de 1 MW significa que ésa es su potencia máxima, el máximo que puede dar. Pero esto sucede únicamente cuando el viento tiene unas velocidades determinadas, el resto del tiempo puede estar produciendo energía por debajo de su potencia nominal o parado. La energía nuclear, sin embargo, cuando funciona lo hace al 100% de su potencia, casi siempre. Resumiento, la eólica funciona únicamente cuando hay viento. Más aún, funciona a plena potencia cuando el viento tiene unas velocidades determinadas. La nuclear funciona casi siempre, independientemente de cuestiones meteorológicas y al 100% de su potencia nominal. De ahí que las centrales nucleares funcionen 8.000 horas al año en lugar de las 2.100 de la eólica o las 1.700 de la solar. Como diría MacKay, mo me malinterpreten, no estoy tratando de ser anti-renovable, simplemente soy pro-aritmético.

Cuando una fuente energética funciona pocas horas al año puede ser por dos motivos: porque depende de factores externos incontrolables o porque se decide que no funcione más horas. En el primer grupo están las energías renovables, como hemos visto. Uno no puede decidir cuándo sopla el viento o cuándo brilla el sol. En el segundo grupo están, por ejemplo, el gas y el carbón. Un caso especialmente llamativo por su bajo funcionamiento durante 2010 (y en los años que vendrán) es el gas natural. Funcionó apenas 2.500 horas cuando puede funcionar miles de horas más al año. ¿Por qué? Por la creciente penetración de energía eólica en el sistema. Cuando el viento sopla, los molinos eólicos tienen prioridad sobre las centrales de gas, por tanto, si hay exceso de oferta de kWh se apagan las centrales de gas para que los molinos vendan su electricidad. Esto tiene mucho sentido desde el punto de vista medioambiental y de dependencia exterior. Desde el punto de vista económico, para el déficit de tarifa y sobre todo para los que han invertido en centrales de gas, no tanto. Los cálculos de retorno de capital para las centrales de gas se hicieron suponiendo que funcionarían unas 4.000 – 5.000 horas al año. La realidad es que funcionan la mitad del tiempo (y cuanta más eólica menos funcionarán) y puede que sea difícil recuperar esas inversiones. No estoy diciendo, de ningún modo, que haya que apagar molinos para que las empresas que pusieron gas amorticen sus inversiones. Simplemente pongo de manifiesto otra más de las perversiones del sistema eléctrico que tenemos.

Otra de las formas de ver la gráfica de horas de funcionamiento que puse más arriba es mediante los factores de operación de cada una de las tecnologías. ¿Qué es el factor de operación? Se define como la relación entre el número de horas que la central ha estado acoplada a la red eléctrica y el número total de horas del periodo considerado. Pongamos un ejemplo para fijar ideas. Hemos determinado más arriba que las centrales de carbón funcionaron durante el año 2010 un total de 2.174 horas. Como el año 2010 tuvo 8.760 horas, la relación entre ambas es 2.174/8.760 =  0,248 = 24,8 %. Haciendo el mismo cálculo para el resto de tecnologías de generación obtenemos sus respectivos factores de operación, representados en la siguiente figura:

Factor de Operación para cada una de las tecnologías de generación eléctrica durante el año 2010. Elaboración propia con datos de Red Eléctrica Española.

Nuevamente, obviando el resto del régimen especial, los factores de operación de todas las tecnologías no han superado el 30%. Es más que remarcable la altísima fiabilidad de las centrales nucleares, cuyo factor de operación pasó del 90%, es decir, han funcionado de manera estable al 100% de su potencia nominal más del 90% de las horas del año. No está nada mal para ser centrales “viejas, obsoletas, poco fiables, inseguras y con muchos problemas”…como dicen algunos.

Me gustaría que el lector tuviera clara la conclusión fundamental de este artículo. Hay tecnologías cuyos factores de operación son bajos porque no hay nada que se pueda hacer para que sean más elevados (las renovables), porque no podemos controlar el viento o el sol. Hay tecnologías cuyos factores de operación son bajos porque HEMOS DECIDIDO que así sean (el carbón y el gas), podrían funcionar muchas más horas pero por motivos diversos no lo han hecho. La diferencia entre ambos casos es abismal en concepto y en logística, en unos casos no depende de nosotros y en el otro sí.

Ahora ya tienen ustedes la información suficiente para responder a las siguientes preguntas:

  • ¿Qué energías son más fiables para asegurar el suministro, cuáles pueden funcionar más horas que ninguna otra? El carbón, el gas y las nucleares.
  • ¿Qué energías no emiten gases de efecto invernadero en su operación? La hidráulica, la eólica, la solar y las nucleares.

Y ahora rescaten de algún recóndito lugar de su subconsciente sus conocimientos en diagramas de Venn de los tiempos colegiales y calculen la intersección de los dos conjuntos anteriores:

  • ¿Qué energías son fiables, pueden funcionar muchas horas al año y, además, no emiten gases de efecto invernadero en su operación? Bingo, únicamente las nucleares.

La energía nuclear tiene, por supuesto, otros problemas como son la aceptación pública y la gestión de los residuos radiactivos. Hablaremos largo y tendido de ello en un futuro artículo cuando finalice la serie correspondiente al estado del sistema eléctrico español (para algunos que dicen que aquí únicamente hablamos de lo que nos interesa).