Per explicar el que passa en el m\u00f3n de l\u2019electricitat sovint ens referim a les lleis hidr\u00e0uliques per fer m\u00e9s visible el fenomen. Aix\u00ed, el voltatge el\u00e8ctric \u00e9s la pressi\u00f3 del l\u00edquid, la intensitat en ampers \u00e9s el cabal. Per tant no \u00e9s d\u2019estranyar que en algunes explicacions fem servir s\u00edmils hidr\u00e0ulics, perqu\u00e8 les lleis son similars.<\/p>\n\n\n\n
En el debat sobre l\u2019apagada de la xarxa el\u00e8ctrica ib\u00e8rica van sortint conceptes com pot\u00e8ncia ferma, generadors s\u00edncrons, energia reactiva, in\u00e8rcia el\u00e8ctrica, generaci\u00f3 gestionable, desequilibri de subministrament… i es fa dif\u00edcil per la gent seguir el debat. Aqu\u00ed hi ha una esp\u00e8cie de glossari amb alguns dels conceptes necessaris.<\/p>\n\n\n\n
Energia gestionable. <\/strong>Ens referim a la tecnologia que pot variar la generaci\u00f3 el\u00e8ctrica per ajustar-se a la demanda. Tots sabem que a la nit hi ha menys consum d\u2019electricitat. Per exemple dijous, un dia feiner normal, la pot\u00e8ncia que el sistema necessitava a les 4 del mat\u00ed era de 20.000 MW, mentre que a les 21:15 va ser de 29.480 MW. Per tant, el sistema ha d\u2019anar variant la seva generaci\u00f3 per ajustar la generaci\u00f3 a la demanda. Cada dia l\u2019operador del sistema REE calcula les necessitats per a cada moment del dia seg\u00fcent. Sota aquestes hip\u00f2tesis el mercat el\u00e8ctric decideix el preu de cada hora en base a les ofertes de les diferents tecnologies. De totes elles, la generaci\u00f3 hidr\u00e0ulica \u00e9s la que millor ajust t\u00e9, perqu\u00e8 obre o tanca la v\u00e0lvula de la central i s\u2019adapta. La generaci\u00f3 de cicle combinat amb gas pot modular la seva pot\u00e8ncia tancant la v\u00e0lvula de gas sempre que estigui dintre dels seus par\u00e0metres d\u2019efici\u00e8ncia, m\u00e9s o menys entre un 50 i un 100% de la seva pot\u00e8ncia. L\u2019energia nuclear \u00e9s la que t\u00e9 m\u00e9s dificultat per ajustar la producci\u00f3, car baixar la pot\u00e8ncia implica perdre efici\u00e8ncia, el combustible es gasta de forma menys homog\u00e8nia, provocant desigualtats i afectant efici\u00e8ncia i el programa de rec\u00e0rrega de combustible. Finalment hi ha les energies renovables e\u00f2lica i fotovoltaica que poden reduir la seva pot\u00e8ncia de forma electr\u00f2nica, for\u00e7ant menys efici\u00e8ncia, i es poden desconnectar f\u00e0cilment de la xarxa si conv\u00e9. Una central nuclear amb 1.000 MW equival a 200 centrals fotovoltaiques de 50 MW, per la qual cosa son molt m\u00e9s gestionables les energies renovables que l\u2019energia nuclear.<\/p>\n\n\n\n Pot\u00e8ncia ferma<\/strong>. Amb aquesta definici\u00f3 es refereix a la generaci\u00f3 el\u00e8ctrica que prov\u00e9 de grans generadors, una imatge comercial. Intu\u00eftivament vol dir que \u00e9s molt forta. Normalment aquest argument ve acompanyat de dir que es genera amb generadors s\u00edncrons, que tenen molta in\u00e8rcia. Els grans generadors, com els nuclears tenen conjunts turbina de vapor-generador amb un pes de 5 tones girant a 1.500 rpm i radis que poden tenir fins a 2 m en algun punt. Aix\u00f2 els dona molta in\u00e8rcia, per\u00f2 cal posar-la en refer\u00e8ncia a la pot\u00e8ncia que aporta. Una turbina de central nuclear t\u00e9 una gran in\u00e8rcia de 10.000.000 kg.m2<\/sup> i una in\u00e8rcia efectiva a la xarxa de 120 s. Mentre que una turbina e\u00f2lica marina de 15 MW amb pales de 235 m. t\u00e9 una in\u00e8rcia efectiva de 1,9 s. Per generar els mateixos 1.000 MW es necessiten 67 aerogeneradors, que poden estar connectats amb inversors grid-forming o, millor, tenir generadors s\u00edncrons, amb una resposta de resili\u00e8ncia important i amb completa gestionabilitat de 67 unitats.<\/p>\n\n\n\n Inversors Grid-forming<\/strong>. Les energia fotovoltaica es genera en corrent continu, per la qual cosa necessita un inversor electr\u00f2nic que la transformi en corrent alterna. En parcs renovables de m\u00e9s de 2 MW han de complir els buits de tensi\u00f3: han de mantenir el contacte amb la xarxa fins 15 s. amb una caiguda de tensi\u00f3 de fins el -80% lliurant pot\u00e8ncia variable. Tamb\u00e9 han d\u2019aguantar des de 51 Hz i fins a 48 Hz per assegurar que la xarxa no caigui. Les renovables de m\u00e9s de 5 MW han de seguir les ordres de REE per regulaci\u00f3 secund\u00e0ria, pujant i baixant pot\u00e8ncia. La majoria d\u2019inversors fotovoltaics i moltes de les bateries dom\u00e8stiques normalment funcionen si funciona la xarxa. Si no hi ha tensi\u00f3 a la xarxa no poden funcionar, i el dilluns de l\u2019apagada no es van poder subministrar amb electricitat pel seu autoconsum. Es diuen inversors Grid-Following. Els nous inversors Grid-Forming permeten generar la freq\u00fc\u00e8ncia i la tensi\u00f3 i treballar de forma a\u00efllada de la xarxa. En la nova estructura de xarxa renovable seran imprescindibles perqu\u00e8 aporten una in\u00e8rcia al sistema superior a la dels grans generadors s\u00edncrons.<\/p>\n\n\n\n Energia activa i reactiva<\/strong>. L\u2019energia reactiva, al contrari de l\u2019energia activa (llum calor, moviment) que \u00e9s l\u2019energia \u00fatil, \u00e9s un component de l\u2019energia el\u00e8ctrica derivat de l\u2019\u00fas d\u2019equips amb bobines (motors, transformadors, llums fluorescents…). La seva pres\u00e8ncia comporta problemes a la xarxa com p\u00e8rdues el\u00e8ctriques, anant i tornant entre generadors i receptors, augmentant el corrent total que circula pels cables i generant p\u00e8rdues per efecte Joule (calor). L\u2019energia reactiva ocupa espai a la xarxa, fent-la m\u00e9s petita. \u00c9s com una art\u00e8ria que t\u00e9 colesterol i es fa m\u00e9s petita. L\u2019exc\u00e9s de reactiva pot provocar caigudes de tensi\u00f3, manteniment de la tensi\u00f3 (Oscar Puente<\/strong> s\u2019hi va referir fa setmanes en les l\u00ednies de tren AVE els 22 i 23 abril). Com veurem, una mala gesti\u00f3 de reactiva pot provocar que la xarxa entri en resson\u00e0ncia i sigui catastr\u00f2fica. Els generadors s\u00edncrons tenen la capacitat de netejar la reactiva de la xarxa, per\u00f2 els generadors digitals (inversors) la tenen menor. Per tant, una xarxa fotovoltaica necessita que tinguin un complement condensador a la xarxa per mantenir-la neta d\u2019energia reactiva. Aix\u00ed com la generaci\u00f3 del nord d\u2019Espanya combina parcs fotovoltaics i e\u00f2lics, amb turbines hidr\u00e0uliques, cicles combinats i centrals nuclears, amb facilitat per controlar la reactiva que genera el territori, per sota el paral\u00b7lel 40 la generaci\u00f3 fotovoltaica no t\u00e9 aquesta compensaci\u00f3 i necessita que la xarxa disposi d\u2019elements condensadors o compensadors s\u00edncrons per adaptar-se, cosa que no t\u00e9. <\/p>\n\n\n\n Generador s\u00edncron i as\u00edncron<\/strong>. Aquests alternadors tenen la velocitat de rotaci\u00f3 sincronitzada amb la freq\u00fc\u00e8ncia de la tensi\u00f3 de la xarxa, fent que la m\u00e0quina mantingui una velocitat constant. Tenen un sistema d\u2019excitaci\u00f3 que alimenta al rotor. Un dels avantatges d\u2019aquests generadors \u00e9s el control de l\u2019energia reactiva mitjan\u00e7ant la regulaci\u00f3 de l\u2019excitaci\u00f3. Aix\u00f2 possibilita injectar o absorbir energia reactiva de la xarxa, sent condensadors s\u00edncrons, estabilitzant la xarxa. Un generador s\u00edncron mant\u00e9 la tensi\u00f3 estable encara que vari\u00ef la seva c\u00e0rrega (demanda) i t\u00e9 molta facilitat per sincronitzar-se a la xarxa ajustant la freq\u00fc\u00e8ncia i la tensi\u00f3 abans de connectar. Per contra els as\u00edncrons no tenen aquesta capacitat i connecten a la xarxa amb inversors electr\u00f2nics.<\/p>\n\n\n\n Resson\u00e0ncia<\/strong>. En una xarxa el\u00e8ctrica la resson\u00e0ncia es produeix quan els elements inductius (bobines de motors i transformadors) i capacitatius (condensadors) d\u2019un circuit interactuen de manera que, a una determinada freq\u00fc\u00e8ncia (de resson\u00e0ncia) provoca oscil\u00b7lacions excessives de tensi\u00f3 o corrent dins la xarxa. La resson\u00e0ncia, tant si \u00e9s en s\u00e8rie com en paral\u00b7lel, pot fer que en un punt i moment determinat deixi de passar corrent, amb un augment sobtat d\u2019intensitat, sobreescalfant components de la xarxa o amb un augment sobtat de tensi\u00f3, desequilibrant els circuits el\u00e8ctrics.<\/p>\n\n\n\n Aquest fenomen \u00e9s un gran desconegut pel p\u00fablic en les xarxes el\u00e8ctriques. Imaginem ara que, per culpa de la resson\u00e0ncia, deixi de passar corrent. Per entendre el concepte, en una xarxa hidr\u00e0ulica que hi ha un flux en una direcci\u00f3, si de cop aquest flux s\u2019atura, xoca contra la v\u00e0lvula que l\u2019ha aturat i gira en sentit contrari, trobant el flux que venia. Es superposen dos fluxos, creant el que s\u2019anomena un cop d\u2019ariet, un gran xoc que pot destrossar la canonada. Per evitar-lo, en les centrals hidroel\u00e8ctriques de molt desnivell es posa una xemeneia d\u2019equilibri per compensar l\u2019ona quan la central ha de tancar urgentment la v\u00e0lvula de l\u2019aigua que alimenta la turbina perqu\u00e8 s\u2019ha quedat desconnectada de la xarxa. Doncs una resson\u00e0ncia podria haver creat un cop d\u2019ariet el\u00e8ctric<\/strong>, en una ona que s\u2019hagu\u00e9s est\u00e8s per tota la xarxa.<\/p>\n\n\n\n Recordem que a una bona part del territori tenim una generaci\u00f3 notablement fotovoltaica amb poc control de reactiva, ni possibilitat d\u2019emmagatzemar, ni de compensar amb energia gestionable convencional.<\/p>\n\n\n\n Emmagatzemar<\/strong>. Avui la m\u00e0xima capacitat d\u2019emmagatzemar electricitat es fa amb les centrals de turbina bomba. Aquestes centrals (a Catalunya Estany Gento) tenen dos vasos d\u2019aigua, un de superior i un altre inferior. Quan la xarxa t\u00e9 necessitat d\u2019electricitat l\u2019aigua del vas superior es turbina cap el vas inferior, generant electricitat. Al rev\u00e9s, quan a la xarxa li sobre electricitat, l\u2019aigua del vas inferior es bombeja cap el vas superior, consumint electricitat. Tot i que a molta gent els sembla una bajanada, el rendiment d\u2019aquestes centrals \u00e9s molt elevat, del 75% i \u00e9s la millor tecnologia per emmagatzemar grans quantitats d\u2019energia el\u00e8ctrica. En el moment de l\u2019apagada la xarxa estava bombejant (emmagatzemant) 3.000 MW. El potencial per emmagatzemar a Catalunya \u00e9s de m\u00e9s de 6.000 MW en centrals reversibles basades en pantans existents, per exemple entre Sau i Susqueda, essent clau en el desplegament renovable. Alhora cal impulsar la inversi\u00f3 en bateries de gran pot\u00e8ncia o de petites industrials i dom\u00e8stiques en autoconsum que disposin d\u2019inversors Grid-Forming. El PNIEC preveu 23.000 MW al 2030.<\/p>\n\n\n\n Interconnexions<\/strong>. Tenir bones interconnexions \u00e9s clau per estabilitzar una xarxa. Treballar en illa implica que cada fallada que hi ha t\u00e9 un risc de fer caure la xarxa. Espanya t\u00e9 poca interconnexi\u00f3 amb Europa, uns 3.000 MW amb Fran\u00e7a i 2.000 MW amb Portugal que, de fet, \u00e9s el mateix espai el\u00e8ctric. Les connexions que hi ha amb Fran\u00e7a a Catalunya son per la l\u00ednia de Coll d\u2019Ares a 380 kV i per la nova MAT per la Jonquera que funciona amb corrent continu, havent de transformar 2.000 MW d\u2019alterna a corrent continu i despr\u00e9s de continu a alterna. Es sospita que aquesta connexi\u00f3 sofisticada pot haver tingut alguna cosa a veure amb l\u2019apagada. Ara hi ha un nou projecte de connexi\u00f3 amb Fran\u00e7a al Pa\u00eds Basc per mar i fa molts anys que es parla d\u2019una l\u00ednia pel Pirineu central. Per\u00f2 Fran\u00e7a no est\u00e0 interessada en fer aquestes connexions.<\/p>\n\n\n\n Gestor de la xarxa<\/strong>. La xarxa t\u00e9 un n\u00famero de requisits t\u00e8cnics que alg\u00fa defineix. Des de coses tan b\u00e0siques com quina \u00e9s la freq\u00fc\u00e8ncia i la tensi\u00f3 m\u00e0xima i m\u00ednima, com quines han de ser les proteccions de cada central per assegurar la xarxa o quines son les tecnologies que han d\u2019estar en el mix de generaci\u00f3 en cada moment. Algunes normes t\u00e8cniques les obliga el Ministeri corresponent, per\u00f2 les d\u2019acci\u00f3 di\u00e0ria les executa REE. Ella \u00e9s qui decideix quanta energia fotovoltaica hi ha cada dia, quanta electricitat s\u2019exporta o s\u2019importa, quanta energia hidr\u00e0ulica hi ha, quant bombeig es fa servir, quantes centrals nuclears son imprescindibles, quants cicles combinats han d\u2019estar en marxa, i quants parcs fotovoltaics o e\u00f2lics han d\u2019estar aturats (el curtailment). Aquest ajust \u00e9s din\u00e0mic, a mesura que la xarxa va evolucionant i les noves tecnologies permeten m\u00e9s recursos. Si hi ha algun responsable clar de la xarxa \u00e9s REE, amb una experi\u00e8ncia hist\u00f2rica notable. Quan manca o sobre energia, ho resolen les centrals que estan en regulaci\u00f3 prim\u00e0ria, son les que tenen marge per generar m\u00e9s o menys electricitat de forma autom\u00e0tica. Despr\u00e9s entra la regulaci\u00f3 secund\u00e0ria que son les centrals que poden variar la c\u00e0rrega en segons. Finalment entren les centrals en regulaci\u00f3 terci\u00e0ria que estan de gu\u00e0rdia per entrar en uns quants minuts.<\/p>\n\n\n\n Generaci\u00f3 de preus<\/strong>. Quan el gestor de la xarxa ha determinat quines tecnologies intervenen en la generaci\u00f3 de dem\u00e0, el responsable del mercat, OMIE, posa en marxa la llotja de preus el\u00e8ctrics de forma que cada empresa i tecnologia va entrant quantitat i preu horari de menys a m\u00e9s preu. Aquests valors han de casar amb la compra d\u2019electricitat. Les dues corbes, la d\u2019oferta i la de demanda es troben en un punt que \u00e9s el preu que comprar\u00e0 i obtindr\u00e0 tothom, \u00e9s el mercat marginal.<\/p>\n\n\n\n Per\u00f2 a aquest preu s\u2019hi ha de sumar altres preus com els de regulaci\u00f3 secund\u00e0ria que ajusta la pot\u00e8ncia per mantenir l\u2019equilibri entre generaci\u00f3 i demanda. \u00c9s la part de programaci\u00f3 que ha escapat al gestor, la part de programaci\u00f3 que no s\u2019ajusta exactament a la realitat. Aquest servei es paga fora del mercat diari. Tamb\u00e9 hi ha els pagaments per restriccions t\u00e8cniques a generadors que son obligats a produir per garantir la seguretat i estabilitat del sistema. Per exemple a Barcelona gaireb\u00e9 sempre hi ha una central de cicle combinat de gas en marxa per garantir el subministrament de la ciutat.<\/p>\n\n\n\n Aquests components, preu de mercat, regulaci\u00f3 secund\u00e0ria, pagaments per capacitat, pagaments per restriccions t\u00e8cniques, ajudes insulars, pagament per distribuci\u00f3 i transport el\u00e8ctrics, amortitzaci\u00f3 de d\u00e8ficits anteriors i bo social, fa que el component dels peatges sigui una part important de la factura el\u00e8ctrica.<\/p>\n\n\n\n Tenir preus de mercat per sota del llindar de rendibilitat, preus zero o negatius durant moltes hores no permeten el retorn de les inversions, fent que algunes empreses entrin en p\u00e8rdues importants que poden acabar amb fallida econ\u00f2mica, frenant el cam\u00ed de la transici\u00f3 energ\u00e8tica perqu\u00e8 els inversors o els bancs no vegin clar el futur retorn de la inversi\u00f3. Una soluci\u00f3 seria impedir que es faci dumping, obligant que el preu ofertat m\u00ednim sigui el de l\u2019amortitzaci\u00f3 de la central, soluci\u00f3 que no agradar\u00e0 a moltes empreses del sector.<\/p>\n