La lavadora de medianoche (VI)

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Queridos lectores:

Sigo dando curso a los posts que tenía atrasados de Beamspot en su serie "La lavadora de medianoche". En la entrega actual (cuya escritura original data de mediados de 2022), Beamspot discute cuál es el máximo porcentaje posible de penetración de la renovable en términos de la energía producida, tomando como ejemplo dos días de 2022 en que las condiciones fueron más extremas

Les dejo con el maestro Beamspot.

Salu2.

AMT

(enlace a la 5ª entrega de la serie) 

La Lavadora de Medianoche usa Detergente yAgua Caliente.

Aclarado.

Prólogo.

En la entrada anterior se puede observar, para quién se haya atrevido a leerla, que hay una nota indicando que se editó de nuevo el artículo en Julio de 2022, ya que inicialmente se ‘terminó’ a finales de Mayo.

La razón es que un estudio posterior sobre los datos allí mencionados, hicieron hincapié en la necesidad de elaborar una entrada posterior, ésta, dónde se detallaban ciertos datos sumamente relevantes, en una entrada propia, de peso, y, afortunadamente para muchos, más corta. Así se acortaba (en dos párrafos, o sea, nada) el artículo anterior, mientras se evitaba alargarlo todavía más.

Me consta que mis artículos son largos, densos, pesados, y difíciles de leer para la mayoría de los lectores.

Hasta cierto punto, eso es ‘adrede’.

Las explicaciones de porqué, en el epílogo de esta serie, entrada resumen dónde se trazan simplemente los grandes rasgos y conclusiones que se pueden sacar de todo este montón de datos expuestos.

Así pues, en esta entrada, básicamente se van a analizar las producciones eléctricas de un par de días significativos, porque de ahí se va a sacar un dato, El Dato, el que importa a fecha de hoy.

El punto de partida.

Hablamos en esa entrada anterior de dos fechas interesantes, la primera el Domingo de Pascua de 2022.

La segunda fecha, se produjo incluso antes, concretamente dos semanas y un día antes, el sábado (otro día de menor demanda) 2 de abril de 2022.

De esta fecha se dijo en varios medios de comunicación que el 100% de energía consumida en España era de origen renovable.

Una noticia típica en la que el titular dice una cosa, mientras que en el cuerpo de la noticia se dice otra relativamente diferente, y matizando mucho la situación, apenas entrando en detalle, y en todo caso tergiversando los datos, retorciendo los números, e interpretando la realidad según la conveniencia y el interés en dirigir la opinión del lector utilizando el sesgo de confirmación.

Es la misma razón por la que la noticia del recorte de fotovoltaica del posterior Domingo pasó tan desapercibido, ya que minaba mucho la credibilidad y además causaba una distopía cognitiva frente a la noticia anterior.

Empezando por la primera, en la entrada anterior se puso la imagen de la energía subastada para ese Domingo de Pascua.

 

Y por otra parte, se puso la gráfica de la producción real energética de ese mismo día según la REE.

 

Ya se comentó que en ningún momento se pararon todas las  centrales de ciclo combinado. Ni el carbón. Obviamente, ni la nuclear ni la hidro, aunque esta última, junto con buena parte de la eólica, se exportaron, aunque eso es un ‘artefacto’ de la manera en que se representa la gráfica.

En esa misma entrada se mencionó sólo de paso lo ocurrido el 2 del mismo mes, apenas se comentó que los medios se habían hecho eco de la situación.

Por tanto, veamos primero los datos de producción de ambos días.

De la misma forma, también empezaremos por el Domingo de Pascua, para asentar una base, y aprovechando que ya se ha vuelto a poner la gráfica de producción. Afortunadamente la REE proporciona los datos en formato CSV o XLS para que podamos desglosarlos y analizarlos.

En dicha gráfica, se pueden observar un dato curioso: hay ‘producción negativa’, y encima en dos colores: beige y azul. El beige es la exportación de energía. En azul, el bombeo de hidroeléctrica.

Desglosemos la producción de ese día por tipos. Primero, fotovoltaica, térmica solar y eólica, en la misma gráfica, juntas pero no revueltas:

 

Siguiendo, carbón, nuclear, cogeneración, térmica renovable. De nuevo, planas. De notar un ligero descenso en la cogeneración y residuos coincidiendo con las horas de producción fotovoltaica.

Por último, hidro, ciclos combinados y exportaciones.

El Dato.

Esta última gráfica es de las más importantes. De nuevo, hay que observar que AMBAS tienen datos negativos, por debajo del eje horizontal. Todos los intercambios internacionales (nótese la variabilidad de los mismos) son exportaciones, y la producción hidroeléctrica es negativa coincidiendo con la producción fotovoltaica en lo que salta a la vista que es una imagen reciente de la curva del pato, o, aún más claro en este caso, de Nessie.

Ambas se usan para detraer producción del resto. Una para venderla tal y cómo se produce (exportaciones), y otra para almacenar energía (bombeo hidráulico).

Sin embargo, aquí hay que agrupar para que entendamos lo que sucede en realidad. Y dicha agrupación resulta simple para el caso que nos interesa: sistemas controlables (o casi, de origen renovable o fósil) por un lado, y sistemas ‘renovables’ pero no controlables por otro.

O sea, fotovoltaica y eólica en la primera gráfica:

Y el resto, en la segunda:

Ojo, esta segunda gráfica es engañosa en grado sumo. De nuevo, a causa de las potencias negativas.

En la mayoría de artículos que ensalzan las virtudes de las renovables eléctricas intermitentes y descontroladas (es decir, sólo consideran ‘auténticas renovables’ a la eólica y la fotovoltaica, despreciando y ninguneando el resto de renovables, especialmente la vilipendiada – quizás con razón – hidroeléctrica), basan su argumentación en un hecho relacionado con dichas potencia negativas: se aduce que ‘se está exportando la energía fósil’.

Eso lleva a la conclusión insinuada y totalmente falsa, errónea, que si eliminamos la exportación, sólo nos quedan las renovables (en las que incluyen en otra acción hipócrita típica, la ahora ‘renovable por interés’ hidroeléctrica). Como si todo lo que se exportase fuese de ‘malvado’ origen fósil.

Uno de los corolarios básicos de la entrada en que se analizaban los efectos relativistas en la red de distribución, es que la estabilización de la red es única y exclusivamente una necesidad de ámbito local y reducido geográficamente.

O, dicho de otra manera, lo que se exporta no es producción controlada, sino la incontrolable, ya que es obligación técnica que la estabilice el receptor. Por tanto, el que exporta generalmente lo que hace es quitarse de encima los excedentes que no puede estabilizar. De ahí la variabilidad de la línea de ‘intercambios internacionales’ en la tercera gráfica.

Por supuesto, eso es una realidad física demostrable con una cierta complejidad (que es precisamente de lo que va esa cuarta entrada de esta serie) que resulta ser un plato desagradable para aquellos que prefieren vivir en una burbuja de mentira sumamente cómoda pero físicamente imposible en lugar de en la realidad más dura e incómoda.

En el artículo anterior ya se mencionó que Francia, al tener una buena parte de sus reactores nucleares parados (y por tanto, parte de sus sistemas de control y estabilización externos a dicho reactores, es decir, bombeo e hidro, ciclos combinados, gas, libres para estabilizar lo que les viene de fuera), es la primera interesada en comprar electricidad, sea del tipo que sea, ya que se lo puede permitir.

Por otro lado, que la hidro bombee y almacene energía, es otra manera de restar inestabilidad a la red eléctrica. Es lo mismo que ‘quitar’ la producción renovable inestable de la red. Mejor aún, almacena dicha energía para ser utilizada con posterioridad.

El resultado total, el que interesa de hecho para este primer paso de este análisis, es obtener que cantidad de energía renovable intermitente y descontrolada se puede verter en todo momento en la red eléctrica nacional, en porcentaje. 

Y eso incluye el eliminar toda aquella que se quita de la misma.

Empecemos por mirar la producción de eólica y fotovoltaica a la que se les quita la ‘energía negativa’ (suma de la exportada y la bombeada):

 

Para tener una referencia, la línea azul es la producción no despachable total, y la roja lo que queda una vez eliminada la potencia vía exportaciones y bombeo.

Continuemos por la producción controlable que queda, a la que se le quita también lo mismo, o sea, que se le ‘borra’ todo lo que está por debajo de la horizontal, lo que queda lo mismo que antes…

Sólo que hay una diferencia. La producción despachable ‘de antes’ (de la gráfica anterior donde sólo se pone la despachable) es la línea azul, mientras que la roja es la producción ‘total’ despachable: el bombeo.

Con estos datos, podemos sacar la gráfica del porcentaje de penetración de las renovables eléctricas intermitentes y descontroladas sobre el total del consumo real de España (o sea, quitando bombeo y exportaciones):

 

Lo más destacable: en ningún momento superan el 40% de la potencia utilizada.

Por supuesto, una parte importante de la potencia estabilizadora sigue siendo renovable. Una pequeña fracción viene de la termosolar (que está en el límite entre controlable y no controlable, dependiendo de la capacidad de almacenamiento), otra pequeña fracción viene de la térmica renovable (biogás, por ejemplo), pero la mayoría viene de la hidroeléctrica.

Veamos ahora el porcentaje de renovables totales (en rojo), en comparación con las descontroladas (en azul), que es, de hecho, la gráfica anterior.

 

Ahí se puede ver que se llega a un pico del 73% sobre las 17:30. Un pico que NO se debe, en absoluto, a las renovables no despachables. Curiosamente, a esa hora no debía haber gas, según la subasta del día anterior… Y no será porque no hubiese renovables, ya había fotovoltaica (de grandes productores) que se había parado para mantener la estabilidad.

Sabemos de ese día que se tuvo que recortar fotovoltaica debido a un exceso de producción de la misma en un momento en que no se podía absorber su producción ni su estabilidad.

Por tanto, de ahí podemos intuir que el máximo porcentaje de penetración de energías renovables no controladas se halla alrededor del 40%, lo cual no quiere decir que no pueda haber más renovables, siempre y cuando éstas sean despachables.

Es un hecho que se ha llegado a tener un 73%, en ese día, de producción renovable, gracias, sobre todo y con diferencia, a la hidroeléctrica, especialmente acoplada con bombeo. Dada que es la única que permite ese juego de ‘compensación negativa’ mediante el bombeo, además de ser rápida, ésta es la energía renovable ideal.

No en vano hay bastantes países en el mundo que llevan décadas con electricidad 100% renovable, básicamente en base a hidroeléctrica. Tal es el caso de la muy mencionada Noruega.

Este punto es un arma de más de dos filos, ojo. Uno de los puntos que trae a colación, es que el porcentaje de penetración de las renovables no es un un ‘número fijo’, ya que depende de la capacidad efectiva de hidro.

Y el otro punto, derivado del mismo, es que depende de la estación, capacidad de cada país, situación de estrés hídrico, capacidad de bombeo, etc.

Otra razón de la posible variación es la capacidad de exportación de energía. Eso depende de dos factores: las interconexiones con los países limítrofes, y la capacidad de estos de absorber las irregularidades que es lo que se exporta. Recordemos que eso es precisamente lo que ha hecho cortar en seco la inversión en renovables en Alemania, la ‘patada hacia adelante’ con el mal llamado Hidrógeno Verde, y que los alemanes paguen a los vecinos para que no produzcan este tipo de potencia a la vez que los escandinavos se forran a base de vender ‘servicios de estabilización de la red eléctrica’.

Sin embargo, podríamos tomar como un valor más ‘fijo’ o ‘relativamente estable’ es ese 40% de renovables intermitentes. Esa es la hipótesis de este apartado.

¿100% renovables?

Hagamos de nuevo el mismo análisis para el sábado 2 de Abril. Esa fecha, anterior, es la que varios medios de comunicación y grupos de aficionados a las renovables eléctricas intermitentes se afanaron en decir que el 100% de energía se cubría con renovables (de todo tipo).

Lo importante de hacer este análisis es el de comprobar la consistencia de las observaciones tanto de estos medios de comunicación, cómo de las hipótesis explicadas anteriormente.

Empecemos con el desglose por tipos de energía, tal y como en el apartado anterior. Primero, las renovables eléctricas intermitentes, descontroladas y una parcialmente controlable:

 

Un detalle de enorme importancia como veremos: la eólica es prácticamente plana, y produciendo bastante, a diferencia de la gráfica anterior, que presentaba un ‘bache’ durante las horas de sol.

Sigamos con las despachables ‘fijas’ o ‘carga base’, de nuevo prácticamente planas:

Es de notar que de un día para otro los datos presentados por la REE no son exactamente iguales ni en el mismo orden. En este caso, se desglosan motores diésel (mayormente en las Canarias y zonas insulares o ‘desconectadas’ de la red principal), con la bajada evidente durante las horas de sol.

Seguimos con las ‘grandes’ despachables y las exportaciones, que en este caso son enormes:

De nuevo nos encontramos con la curva de Nessie en la hidro, indicando, una vez más, bombeo, esa gran ayuda.

Con estos datos, calculemos la potencia No Despachable bruta (en azul) y neta (en rojo).

Esa energía No Despachable Neta es la resta de las exportaciones (enormes, y que de nuevo son muy variables, siguiendo en todo momento prácticamente la curva de producción No Despachable) y de bombeo de hidro. Recordemos que a todos los efectos, lo que se hace es retirar de la red excesos de producción no controlable.

 

A diferencia de lo que se produjo dieciséis días más tarde, el pico de No Despachable neta al mediodía es muy grande. El Domingo de Resurrección presentaba una curva mucho más plana.

Continuemos con la producción Despachable, que incluye todas aquellas renovables que se pueden controlar, más o menos. Lo de ‘más o menos’ viene, de nuevo por la solar térmica. Deberíamos añadir que la nuclear, una de las que más aporta, tampoco es que ayude mucho en cuanto a estabilización de la red, precisamente.

Al igual que en el caso de la ‘gráfica de referencia’ del 17 del mismo mes, la curva es bastante plana, y destaca muy mucho el pico de demanda tras la puesta de sol. Ese pico que hemos comentado en reiteradas veces que es también el pico de precio, el momento del día en que se paga más, y habitualmente, el de mayor demanda. 

Pico que nunca se podrá suplir con fotovoltaica.

Bien, con estos datos, ahora podemos ir a comprobar la hipótesis presentada justo en el apartado anterior: los niveles de penetración en % de las renovables eléctricas intermitentes y descontroladas así como de todas las renovables, incluyendo las controladas:

 

 

¡Sorpresa! ¡Se llega a un 54% de penetración de las no despachables frente al 40% del caso anterior! La hipótesis no se sostiene.

¿Sorpresa?

No del todo.

Se ha comentado un detalle importante: la aportación eólica.

Cuando se analizaba la variabilidad que introducía la eólica, se explicó, a partir de los datos, que por cada MW de potencia aportada, ésta era mucho menor que la fotovoltaica. Incluso se explicó que los fabricantes de aerogeneradores, conocedores de la problemática de la inestabilidad que generaban, llevaban años introduciendo sistemas de estabilización que permitían reducir dicha inestabilidad, precisamente para grandes penetraciones de este tipo de potencia.

Pues aquí tenemos la demostración que es así.

Dicho de otra manera: el nivel de penetración de potencia renovable eléctrica intermitente depende de la controlabilidad de la misma. Cuanto más controlable y menos variabilidad introduzca, mayor podrá ser.

De hecho se constata que lo que importa es la controlabilidad y estabilidad (o inestabilidad) que aportan dichas potencias al mix.

Y de los datos se desprende que la fotovoltaica es la que más inestabilidad aporta de todas, mientras que la gran eólica aporta menos, especialmente si es más moderna y adaptada a estos escenarios. Que el 17 de Abril se recortase (‘gran’) fotovoltaica refuerza esta hipótesis.

Eso implica que tampoco podemos poner un ‘numero fijo’ en porcentaje de penetración de renovables intermitentes inestables y descontroladas, ya que depende del mix que haya en cada momento y de la inestabilidad relativa que introduzcan.

Además hay que observar otro detalle aún más importante: la demanda ese sábado fue mucho mayor que el domingo de dos semanas después: 29,7 GW frente a 22,3 GW, aproximadamente. Eso implica que la potencia con inercia rotativa funcionando seguía siendo mayor, aportando su estabilidad: casi 18 GW frente a 22,2 GW de pico.

Dado que la nuclear está trabajando a tope siempre, esa mayor demanda no se suple sólo con renovables. También se puede observar que hay mucha más hidro (picos de 6,2GW frente a 4,75GW) y más ciclos combinados (picos de 5,15GW frente a 2,55GW). Ya hemos dicho que la capacidad de estabilización de estas dos tecnologías es más elevada.

Aquí tenemos también unos datos que soportan las hipótesis explicadas a lo largo de esta serie: no toda la generación es igual, y cuanta más potencia despachable rápida tenga, con mayor grado de flexibilidad, y cuanta menos inestabilidad añadan las renovables, mayor será el potencial de penetración de éstas últimas.

Queda claro por tanto que no se puede establecer un % máximo de penetración de renovables eléctricas intermitentes, puesto que depende del mix energético que tengamos en cada momento, de la capacidad de estabilización que tengamos, así como de la inestabilidad que se introduzca.

En el fondo, es lógico: la capacidad de penetración depende única y exclusivamente de la capacidad real que tengamos de mantener la red estable.

Un último detalle respecto de esta última gráfica. Si el Domingo de Pascua hubo un máximo del 73% del consumo producido por renovables de todo tipo, especialmente de sistemas despachables, el 2 del mismo mes, ese día que los medios de comunicación decían que teníamos un 100% de producción renovable de todo tipo, en realidad teníamos sólo un 62%.

Conclusiones.

El análisis aquí presentado deja claro que hay mucha diferencia en cuanto a la ‘calidad’ de los sistemas de generación eléctrica. Casi que se podría establecer un ‘ranking’ de ‘calidad’ ateniéndose a la variabilidad o estabilidad que aportan (o detraen) de la red eléctrica.

En ese sentido, la peor sería la fotovoltaica, seguida de la eólica (incluso dentro de ésta hay diferencias), mientras que la mejor es otra renovable, la hidro con bombeo (almacenamiento), seguida de los ciclos combinados.

Los motores diésel, que no son afortunadamente muy comunes y se ciñen a pequeñas potencias (y elevados precios del combustible, especialmente ahora) son también muy buenos compensando.

El resto de energías, sin embargo, no son tan buenas ni de lejos.

Eso tiene ciertas implicaciones, con la primera esa limitación en cuanto a penetración de energías renovables.

La siguiente, es que al apostar por las de peor calidad, nos obliga a compensar tirando más de hidro (y las consecuencias que ello tiene) y todavía más de ciclos combinados, mientras queda en evidencia que la nuclear apenas aporta de forma positiva al tema estabilidad.

La solar térmica tampoco es que aporte mucho, precisamente, amén de ser intermitente. Para que pudiese aportar haría falta que tuviese muchísima más capacidad de almacenamiento que la que se tiene ahora. Y aún así.

Por otra parte, en todo este estudio hay una incógnita totalmente desconocida para todos y que sin embargo es de mucho peso, cada vez más, y que debería ser tenido en cuenta: el ‘autoconsumo’, o, mejor dicho, la producción fotovoltaica de pequeños productores no sometidos a ningún tipo de control. No se trata en ningún momento, todavía de una cantidad grande de potencia… todavía.

De todo lo analizado hasta aquí, este análisis sirve para validar las hipótesis explicadas en este bloque de análisis técnico. Y con ello, podemos analizar las implicaciones en cuanto a política seguida, a seguir, y sus repercusiones económicas.

Por tanto, finalizamos aquí este bloque.

En la próxima entrega empezaremos la parte económica.

Beamspot.

(enlace a la 7ª entrega de la serie)