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El Sistema Eléctrico Español IV: Más Sobre Horas de Funcionamiento

escrito por Manuel Fernández Ordoñez 22 febrero, 2011

La tercera entrega de esta serie sobre la estructura y comportamiento del sistema eléctrico español se dedicó a analizar las horas equivalentes de funcionamiento para cada una de las tecnologías de nuestro mix eléctrico. Allí determinamos cómo casi todas las tecnologías funcionaban una media de 2.000 horas anuales (menos del 25 % del año) mientras que la energía nuclear funcionaba una media de 8.000 horas (en torno al 90% del total de horas anuales). Lo importante de aquel artículo fue establecer que hay tecnologías que funcionan 2.000 horas porque el sistema quiere que funcionen ese tiempo, mientras que hay otras tecnologías que funcionan 2.000 horas porque no pueden funcionar más tiempo. No es cuestión de decisión del operador del sistema, no es una ley que obliga a parar esas tecnologías en caso de exceso de demanda, es simplemente que no dan más de sí.

En esta cuarta entrega quiero ilustrar estas afirmaciones con datos de producción reales. Antes de entrar en harina, me gustaría comentar que es bastante difícil conseguir datos de producción horaria en el caso de la energía solar. En la página web de Red Eléctrica se pueden conseguir las producciones (en intervalos de 10 minutos) para casi todas las tecnologías del régimen ordinario y algunas del especial, pero la solar no está entre ellas. He buscado, rebuscado y encontrar estos datos es francamente complicado. Finalmente, un compañero me ha pasado unos datos “confidenciales” sobre la producción de un cierto parque solar del sur de España cuyo nombre no revelaré para no comprometer a mi confidente. Si alguien dispone de datos y me los quiere pasar será un placer poder echarles un ojo.

Por tanto, tengo los datos de producción solar de la semana del 15 de Marzo del 2010. De todos los días disponibles he elegido el de mayor producción solar para que este tipo de energía saliera beneficiada en la comparación. Quiero dejar claro que la elección de cualquier otro día hubiera disminuido la cantidad de energía producida por ese parque. He elegido, por tanto, un día soleado y sin nubes en todo el día, el óptimo de producción. Lo que vamos a hacer es comparar los factores de operación horarios de diferentes tecnologías a lo largo de todo el día 15 de Marzo de 2010. Estos datos aparecen representados en la siguiente figura:

Evolución diaria de los factores de operación de diversas tecnologías de generación eléctrica. Elaboración propia con datos de Red Eléctrica (menos la fotovoltaica).

La forma de interpretar esta gráfica es la siguiente. El día 15 de Marzo comienza a las 00:00 de la noche y a esa hora tenemos las centrales nucleares a plena potencia, al 100% de su capacidad. En cambio, tenemos 4 de cada 5 centrales de gas apagadas (factor de carga 20%) y 4 de cada 5 molinos no funcionan, aproximadamente. Hagamos nuevamente hincapié en el matiz diferenciador entre estas dos tecnologías, 4 de cada 5 centrales de gas no funcionan porque las hemos apagado, pero podrían funcionar si quisiéramos (como sucede en el caso de las nucleares). Sin embargo, 4 de cada 5 molinos no funcionan porque no hay viento, y eso no lo podemos solucionar. Potencia instalada mucha, energía producida poca. Muchos MW, pocos MWh, fin de la historia.

Va pasando la noche y a eso de las 6:00 de la mañana (cuando España se despierta y empieza a aumentar la demanda eléctrica) comenzamos a encender centrales de gas porque el viento sigue sin soplar. A las 8:00 de la mañana comienza a brillar el sol y la energía solar empieza a dar algo de electricidad, pero muy poquita. El día sigue evolucionando mientras la producción eólica sigue disminuyendo, a las 13:00 de la tarde 9 de cada 10 molinos en España no funcionan. Entre las 14:00 y las 16:00 se alcanza el pico de producción de la energía solar y luego comienza a decaer, de tal modo que a las 19:00 de la tarde ya no produce apenas electricidad.

Toda esta evolución nos deja un panorama complicado de cara a abastecer el pico de máxima demanda diaria, que tiene lugar entre las 19:00 y las 21:00 de la noche. A esa hora los paneles solares no producen absolutamente nada porque ya no hay sol y, en este día en particular, 4 de cada 5 molinos están parados a esa hora porque no hay viento. Si fuera un año seco tampoco se podría utilizar la energía hidráulica porque no habría agua. Con las centrales nucleares haciendo su trabajo de manera impecable, siempre al 100% de su carga, únicamente nos queda una solución: encender centrales de gas hasta abastecer la demanda de electricidad. Es justamente lo que se hizo ese día a tenor de la gráfica. Aún así, nótese que en el pico de demanda únicamente funcionaban la mitad de las centrales de gas que tenemos. Nótese también la estabilidad en producción de la energía nuclear, una línea constante al 100% durante las 24 horas del día. Conclusión, por muchas renovables que tengas en el sistema no te aseguran que cubras la demanda. Cierto día, a cierta hora puede que no haya viento y sea de noche. En ese momento todo dará igual, no tendrás energía.

No se confunda el lector. No he elegido este día en particular porque la producción eólica fuera baja, lo elegí porque era el único día para el que tenía datos en los que la solar fotovoltaica saliera bien parada. Si hubiera elegido otro día, la producción solar no hubiera alcanzado un factor de operación tan elevado. Conviene aclarar que, si bien la producción nuclear, eólica y de gas de esta gráfica tiene en cuenta el total de España, la curva de la solar únicamente tiene en cuenta 4 ó 5 paneles solares de una granja solar determinada (es decir, le estoy dando todas las ventajas a esta tecnología eligiendo el mejor día y los mejores paneles de todo el parque). Si tomáramos el total de España la cosa sería sensiblemente peor. De todos modos me gustaría que el lector se percatara de que, aún en el óptimo de producción, el factor de operación solar no llega al 100% en ningún momento.

¿Qué quiero decir con los datos de la gráfica anterior? ¿Quiero insinuar que las energías renovables son innecesarias? ¿Que son inmaduras? ¿Que no sirven para nada? En absoluto. Con esta gráfica únicamente quiero poner de manifiesto un hecho, que las energías renovables son impredecibles, que no son fiables y que no se puede basar la estructura de generación únicamente en ellas como algunos predican (la elección del verbo predicar no es aleatoria). No si no se dan los dos siguientes aspectos: 1) que el parque español se sobredimensione hasta límites kafkianos y 2) que se desarrollen tecnologías de almacenamiento de energía. Hasta que esto no suceda ni piensen en abastecer la demanda únicamente con renovables, el que lo piense no vive en la realidad.

Una muestra más de lo variable de la disponibilidad renovable se muestra en la siguiente figura, donde vemos la contribución diaria de generación eléctrica del régimen especial en el período 2006-2009. Los picos verdes corresponden a la energía eólica:

Evolución de la generación eléctrica del régimen especial entre Enero de 2006 y Marzo de 2009. Mercado Eléctrico 2008. OMEL

Ya lo ven ustedes, hay días que la energía eólica produce mucha electricidad… y hay días que no produce nada. Hay días que hay viento… y hay días que no. Si no se desarrollan tecnologías de almacenamiento ni sueñe usted en basar la planificación de un sistema eléctrico con esta gráfica, la industria se echará a temblar…y se irán a otro sitio. Después de esto viene el desempleo… más.

Me gustaría finalizar este análisis comentando la evolución histórica de los factores de operación. Se escuchan argumentos que dicen que con el avance de las tecnologías, el número de horas equivalentes que funcionarán las energías renovables irá aumentando año a año. Es posible, no lo niego. Tal vez se desarrollen aerogeneradores que funcionen con velocidades del viento más bajas o se construyan paneles solares con una eficiencia mayor. Mientras tanto observen ustedes esta figura:

Evolución de las horas equivalentes de funcionamiento para las energías eólica, solar fotovoltaica y nuclear entre 1998 y 2010. Elaboración propia con datos de la Comisión Nacional de la Energía.

Como podemos ver, la energía eólica no ha aumentado sus factores de operación en los últimos 12 años. Con la energía solar tenemos un efecto parecido, aún no ha conseguido pasar de las 2.000 horas de funcionamiento en un año, en ninguno de los últimos 12. Es posible que la evolución tecnológica mejore estos números, pero con los miles de millones de euros en subvenciones que nos hemos gastado los españoles en estas dos energías desearíamos que las perspectivas de futuro fueran más alentadoras. A modo de comparación, podemos ver el factor de operación de la energía nuclear, siempre en torno a las 8.000 horas de funcionamiento, con oscilaciones debidas a las paradas para recargas de combustible.

Si hablamos de seguridad de suministro y disponibilidad eléctrica los datos no admiten discusión, ¿verdad? Energías renovables sí, pero con criterio y en su justa medida. Sobredimensionar el parque eléctrico hasta límites insospechados únicamente para darles cabida a los MWh renovables el día que sople el viento es una temeridad económica (por llamarlo de alguna manera). Todas las fuentes son necesarias, todas ayudan…pero unas ayudan más que otras y mejor que otras. Se trata de elegir lo mejor en cada momento ¿o es que en realidad se trata de otra cosa?