Bloomberg — La semana pasada, la red eléctrica española falló en cuestión de segundos, dejando sin suministro a todo el país y a partes de Portugal. Fue un colapso impresionante que ilustra una ley inviolable del sistema eléctrico: El latido de la red, conocido como frecuencia, debe ser estable en todo momento.
Con más energías renovables en la red y una dependencia cada vez mayor de la electricidad para alimentar todo, desde vehículos hasta bombas de calor, las posibilidades de que ese corazón se salte un latido están aumentando. Por eso, los operadores de la red se apresuran a encontrar soluciones para evitar el próximo apagón del tamaño de España, y cada vez recurren más a las baterías.
La frecuencia es la fuerza que mantiene el zumbido de la energía desde los generadores hasta los hogares y las empresas. Durante un siglo, su cadencia ha estado fijada por la velocidad a la que las turbinas, las que funcionan con petróleo, carbón, gas natural y energía nuclear, giran en un segundo. Ese ritmo está fijado en 60 rotaciones en Norteamérica y 50 hercios en Europa.
Hay poco margen de error: sobrepasar tan sólo 0,2 hercios a cada lado del umbral amenaza la inestabilidad. Una desviación de 0,5 puede ser catastrófica, que es lo que ocurrió en España la semana pasada y cuya causa intentan comprender los investigadores.
Para mantener la frecuencia y la estabilidad adecuadas, la red necesita una energía cinética llamada inercia, que suelen crear las turbinas giratorias de las centrales térmicas. Las turbinas eólicas y los paneles solares no pueden proporcionarla, por lo que España y Portugal necesitan centrales de carbón, gas o hidroeléctricas conectadas a la red.
Otros apagones han hecho saltar alarmas similares, sobre todo lo ocurrido en Texas cuando una ola de frío en febrero de 2021 obligó a los generadores de gas a desconectarse. Eso provocó una caída en picado de la frecuencia y obligó a desconectar automáticamente aún más suministros. La red del estado estuvo a 4 minutos y 37 segundos de sufrir un fallo mayor del que podría haber tardado semanas en recuperarse, según declaró el operador de la red durante las reuniones públicas celebradas entonces. El estado, junto con California y Utah, también ha visto cómo la energía eólica, la solar y las baterías se disparaban durante pequeñas fluctuaciones de frecuencia, lo que luego provocaba una caída de frecuencia mayor y una cascada de cortes aún mayores, incluso en centrales de gas.
Varios almacenamientos
Una forma fácil de resolver los problemas de frecuencia en una red cada vez más renovable es utilizar distintos tipos de almacenamiento de energía, cuyas instalaciones se han disparado en los últimos años en todo el mundo.
“Las baterías corrigen instantáneamente la frecuencia”, afirma Arushi Sharma Frank, asociada principal del programa de seguridad energética y clima del Centro de Estudios Estratégicos e Internacionales de Washington. Añadió que las redes necesitarán proyectos de almacenamiento más grandes que puedan mantener la energía durante periodos de tiempo más largos.
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Son especialmente útiles porque no necesitan tiempo para calentarse como una central de gas. Cuando se produce una pequeña desviación en la frecuencia, pueden desplegarse rápidamente para corregirla almacenando el exceso de energía o descargándola, proporcionando lo que se conoce como inercia sintética. La creciente complejidad de la red significa que tiene que haber más recursos que puedan responder a los cambios repentinos de la oferta y la demanda.
Las baterías representan ya más de la mitad de los suministros que el operador de la red de Texas utiliza para garantizar la estabilidad a través de su mercado de servicios auxiliares, según explicó Jan Rosenow, jefe del programa de energía de la Universidad de Oxford, en un post publicado en LinkedIn a principios de esta semana. Las centrales eléctricas que funcionan con carbón y gas solían ser la columna vertebral de la estabilidad de la red y ahora representan regularmente menos del 20% de los suministros adquiridos, señaló.
Highview Power confía en la tecnología de almacenamiento de energía de aire líquido en lugar de las tradicionales baterías de iones de litio. Sus sistemas pueden almacenar hasta seis horas de energía, que pueden desplegarse para suministrar energía y gestionar la inercia rápidamente.
A unos 30 kilómetros al sureste de Hannover (Alemania), Siemens está instalando un nuevo tipo de instalación de almacenamiento transitorio que utiliza supercondensadores, que actúan como baterías superrápidas capaces de liberar o almacenar 400 megavatios de potencia en un segundo. Pueden alcanzar esta velocidad creando campos eléctricos, piense en frotar un globo con pelo, que absorben o entregan energía.
Las baterías residenciales también han ayudado a gestionar la estabilidad: la empresa de energía solar doméstica y baterías Sunrun Inc. (RUN) gestiona una central eléctrica virtual en Puerto Rico, que no es ajeno a los apagones catastróficos, donde la electricidad almacenada en unas 4.000 baterías domésticas se inyecta de nuevo en la red para mantener estables el suministro y la frecuencia, dijo Chris Rauscher, jefe de servicios de red y electrificación.
Más allá de las baterías físicas, los operadores de la red también confían en el software que puede ayudar a acelerar la respuesta a las variaciones de frecuencia. La empresa española Hybrid Energy Storage Solutions Ltd. se basa en algoritmos y modelos patentados para controlar un sistema de almacenamiento que puede reaccionar rápidamente para gestionar la inercia y proporcionar otros servicios estabilizadores de la red.
Los mercados y las políticas también están influyendo en el despliegue del almacenamiento como apoyo a la estabilidad de la red. El Reino Unido ha sido líder tras un apagón en 2019 después de que un rayo cayera sobre un gran parque eólico marino, lo que provocó que las centrales eléctricas en tierra se desconectaran al caer la frecuencia, dijo Devril Celal, director de marketing y flexibilidad de Kraken Technologies, que proporciona sistemas operativos basados en inteligencia artificial a las empresas de servicios públicos.
Mayor estabilidad
Aquel suceso “puso de manifiesto la acuciante necesidad de proyectos que proporcionen estabilidad a la red”, afirmó Keith Gains, director gerente y responsable para el Reino Unido de Quinbrook Infrastructure Partners. En respuesta, el operador del sistema del Reino Unido ha desarrollado más mecanismos para obtener capacidad estabilizadora ofreciendo contratos a más largo plazo para incentivar la construcción de nuevos activos.
Quinbrook, especializada en las infraestructuras necesarias para impulsar la transición energética, se ha centrado en herramientas más tradicionales: Condensadores síncronos, que son esencialmente motores que ayudan a estabilizar la red. Tienen tres en funcionamiento y están construyendo cuatro más para ayudar a estabilizar la red del Reino Unido.
En el Reino Unido, así como en gran parte de EE.UU., Irlanda y el norte de Europa, hay mercados que han creado grupos de recursos, especialmente baterías, que pueden subir o bajar en cuestión de segundos para suavizar las oscilaciones de frecuencia. España no cuenta con un mercado así, y el país sólo tiene instalado un gigavatio de capacidad de baterías frente a 64 gigavatios de energía solar, según BloombergNEF.
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El Reino Unido ha tenido que centrarse en la capacidad de recuperación de la red mucho antes que otras naciones, tras abandonar los generadores tradicionales de combustibles fósiles y convertirse en el segundo mayor mercado de energía eólica marina, por detrás de China. Esto llevó al operador del sistema eléctrico del país a lanzar el Stability Pathfinder, el primer programa del mundo para obtener cierta inercia esencial de la red a partir de fuentes no tradicionales, según la empresa de análisis energético Aurora Energy Research.
En última instancia, para evitar otro apagón en todo el país, los halcones de la energía están esperando los detalles de la investigación española para averiguar qué soluciones poner en marcha. Pero Luis D’Acosta, CEO de Uplight, una solución de software impulsada por IA que se utiliza para gestionar el uso de la energía de los consumidores, dijo que una cosa está clara con el crecimiento de la energía renovable: “El sistema se pone más nervioso, y el tiempo de respuesta tiene que ser más rápido.”
Con la colaboración de Eamon Farhat.
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