El próximo apagón

Redes del pasado y energía del futuro

El apagón de esta semana nos ha alumbrado una verdad muy incómoda: Resulta que nuestra matrix, tan inexpugnable como parecía, se podía desactivar quitando un enchufe. Resulta que el sistema es mucho más frágil y vulnerable de lo que creíamos.

Se pararon las máquinas y dispositivos. No podemos seguir trabajando. Si no hemos tenido la mala suerte de quedarnos atrapados en un ascensor.

Se pararon trenes, aviones y semáforos. No podemos desplazarnos.

Se pararon las tarjetas de crédito. No podemos comprar ni vender.

Se paró la climatización y la refrigeración. Los alimentos están en peligro.

Se pararon internet y el móvil. No nos podemos comunicar. Ni incluso con los más cercanos.

Se llenó la calle de gente sin saber qué hacer. Para algunos hasta se convirtió en un día de fiesta. Como si se liberasen de algo.

Este episodio nos ha recordado, o descubierto, lo dependientes que somos de la tecnología y la electricidad. Algo que no sólo no tenemos planes de reducir, sino que todo indica que va a ir a más. Y que un día descubrimos que puede fallar y enterarnos de qué ha pasado nos parece una caja negra.

Por eso he tratado de entenderlo mejor. Comparto aquí mis aprendizajes sobre lo que ha podido pasar, en el contexto de cómo funciona una red eléctrica, si se pudo evitar, y cómo podemos evitar, o reducir el impacto de producirse, el próximo apagón.

¿Qué ha pasado?

Aunque nadie ha sido aún capaz de responder a esta pregunta y se anuncian varios meses de espera, sí parece que hay pistas que conviene repasar. Que el apagón se produjese en un día de buen tiempo, con sol y viento, con la abundancia de recursos que implica, apunta a que no fue por falta de energía.

Descartado un ataque o sabotaje como posible causa, a la que los ucranianos están tan acostumbrados, todo hace pensar en un problema en la gestión de la red. Sin ser un experto, he intentado sintetizar algunas nociones sobre qué significa eso. Si contiene errores, por favor házmelo saber.

La red eléctrica es un sistema complejo cuyo funcionamiento damos por hecho pero precisa de una gestión constante para asegurar que nos llega la electricidad que consumimos cada día. Y que se encuentra en plena fase de transición, por la incorporación de las energías renovables, y el crecimiento de volumen necesario para seguir cubriendo nuestras necesidades y que la electrificación pase a convertirse en la principal fuente de energía final, frente al 20% actual.

De forma muy simplificada, la red eléctrica (“grid” en inglés) es un sistema que conecta toda la generación de energía con todos sus consumidores finales, basado en la producción de electricidad en el mismo momento que la consumes. Para lograr dicho equilibrio, la red funciona en todos sus puntos a una frecuencia constante de corriente alterna (AC, a 50 Hz en el caso de Europa). De romperse dicho equilibrio, sea por exceso o por defecto, se pueden provocar apagones o incluso daños físicos en la infraestructura de la red.

Esta red está en un proceso de transición, al pasar de un modelo tradicional de oferta con pocas fuentes de producción de energía, fundamentalmente mediante turbinas alimentadas por diferentes energías primarias a AC con frecuencia de 50 Hz, a un modelo en el que las fuentes de energía han aumentado en número y diversidad, al incorporar energías renovables como la solar, que generan energía en forma de DC o corriente continua, sin frecuencia ni fluctuación, que necesita ser ajustada al patrón de la red.

Por el lado de la demanda, esta siempre ha estado mucho más atomizada, si bien su comportamiento agregado suele ser bastante predecible en circunstancias comparables. Tradicionalmente, buena parte del trabajo del gestor del sistema ha sido la predicción de dicha demanda y ajustar el suministro de forma económica. Pero ahora la complejidad ha aumentado por la predicción de la oferta, y la necesidad de ajustar ambas de la forma más económica y racional. Lo que ha hecho el trabajo del gestor más complicado.

Y es que la primera prioridad del gestor es “mantener las luces encendidas” y que el sistema no se pare, la llamada “inercia” del sistema: asegurar que la red facilita la producción y consumo por sus partes a esa frecuencia estable de 50 Hz AC. Es cuando se pierde la misma cuando pueden producirse episodios como el del 28 de abril.

Dicha inercia viene dada por los electrones generados de forma mecánica, mediante turbinas, que constituyen la base estable del sistema, al aportar la energía estable a 50 Hz. Estas fuentes de energía “mecánicas” comprenden tanto combustibles fósiles, como el carbón o el gas (incluyendo las centrales de ciclo combinado), como energías limpias, como la nuclear, la hidráulica, la biomasa y la geotérmica.

Las fuentes variables, como el sol y el viento, son incorporadas al sistema mediante tecnologías “grid following”, que simulan y replican la inercia del mismo, pero que, de alterarse dicha referencia, también se ajustarán. Por eso se comenta que en caso de pérdida de inercia las renovables podrían agudizar la situación.

En cualquier caso, por la información hasta ahora pública no sabemos qué pudo ocurrir realmente el 28 de abril, más allá de que un desequilibrio en una parte del sistema se extendió al resto de la red. Como apunta el equipo de Audax, probablemente se dio por el lado de la oferta: un exceso o defecto de generación que se detuvo a tiempo para no causar más daños en la red.

De hecho, parece que muchas de las explicaciones oficiales y especulaciones escuchadas estos días añaden más confusión que claridad en cuanto al papel que pudo desempeñar cada tipo de energía en la caída y recuperación de la red.

Por ejemplo, respecto al papel de la energía nuclear, que reúne simultáneamente las características de ser una energía limpia que genera inercia, y que puede ser un buen complemento a las renovables en una red de base mecánica con objetivos de descarbonización. De hecho, la nuclear no pudo tener un papel significativo dada la reducción deliberada de su contribución al equilibrio por el gestor de la red, pero podría haber reducido el riesgo de apagón de contar con más peso en su mix (más en este tweet de @OperadorNuclear).

O respecto a la asociación entre la incorporación de renovables y estos episodios: aunque sí implican una mayor complejidad de la oferta y de la gestión del sistema, para eso se cuenta con un gestor de la red, como lo prueba que episodios similares han ocurrido en sistemas con menos peso de las renovables en su mix y no lo han hecho en sistemas con mayor representación del sol y el viento.

En cuanto a la recuperación de la red, sí parece que se aplicó el “playbook” y funcionó: recuperar la inercia mediante energías de base (hidro y gas) más interconexión con otros sistemas conectados (Francia y Marruecos), para a partir de ahí incorporar el resto de la generación. Aquí también podríamos preguntar a los ucranianos, que se incorporaron a la red europea para facilitar el restablecimiento de su sistema cada vez que sufren un ataque de estas características, apoyados por el sistema moldavo.

¿Se pudo evitar?

Todo parece apuntar a que se trató de un fallo de gestión de un sistema complejo, en parte agravado por la presión que la red actual soporta para aumentar el volumen y diversidad de electricidad que debe incorporar. Gestionar una red antigua para un sistema nuevo supone un reto adicional. Hay que reconocer que estamos en transición y trabajar en ella.

Tal vez podría haberse evitado con una red mejor y más robusta, con tecnología que sirva un mayor volumen y disparidad de oferta y demanda. Que cuente con mayor redundancia y almacenamiento, para reducir el impacto en la continuidad del suministro. Y con mayor interconexión con otras redes, que no sólo redundará en supuestos de emergencia sino que además facilitará energía más abundante y barata a los sistemas conectados.

En ese sentido, el apagón nos trajo sorpresas respecto a la falta de redundancia del sistema. Que incluso los hogares con placas solares se quedasen sin energía al estar conectados a la red, como observa Iñigo Amoribieta, hace pensar si es necesario repensar el modelo regulatorio y técnico en el que se basa la red, sobre todo de cara a escenarios de conflicto o sabotaje. Y trae a la cabeza escenarios lejanos que pueden inspirarnos lecciones, como la evolución del modelo energético en África, dónde la necesidad se ha hecho virtud: la combinación de apagones habituales con los costes decrecientes de la energía solar ha hecho posible la proliferación de microredes “off grid” impulsadas por energía renovable.

¿Cómo evitar el próximo apagón?

En este futuro se impone apostar por la mejora de la red, empezando por la transición sobre la actual y apuntando a un modelo mucho más ambicioso en el futuro.

Ello requiere inversión e impulso político, ya que se trata de una infraestructura costosa que requiere ejecución. Pero es una inversión que se recuperará, ya que la propia gestión de la red se simplificará y facilitará la reducción en coste de la energía que supone una mayor incorporación de las renovables, además de ayudarnos en la lucha contra el cambio climático al limpiar el mix de energía.

Hay que pensar en una red que impulse un futuro de DERs o “recursos energéticos distribuidos”, en el que cada vez más empresas y hogares cuentan con sus propios dispositivos de generación y almacenamiento de energía, como placas solares y baterías, o incluso la propia batería del vehículo eléctrico, que puede convertirse en fuente de suministro adicional.

Una red que en última instancia superará el modelo mecánico para mantener la estabilidad en el que se basa la actual y se base en un modelo electrónico, más robusto, completamente controlado por software, que incorpore componentes en oferta y demanda con mayor facilidad y economía, superando muchas de las ineficiencias actuales.

De la misma forma que el software alcanzó su máximo potencial cuando evolucionó de la arquitectura de mainframe a la de cliente-servidor y más adelante a la de P2P, apalancando el poder de los ordenadores personales, poniendo la computación al alcance de todos, la energía se beneficiará de un futuro distribuido.

En el corto plazo, y mientras ese futuro se va configurando, y la tecnología perfeccionando y abaratando, hay que acelerar esa transición invirtiendo en la red actual. Baterías y otros sistemas de almacenamiento en red, Inversores “grid forming” para incorporar las renovables al sistema de forma más controlada (en lugar de “grid following”), turbinas que almacenan inercia, mejoras en el hardware y software de la red, son algunas de las innovaciones que pueden ayudar en la transición al nuevo sistema de energía.

¿Y si vuelve a pasar?

Una red que integre y fomente una generación distribuida, cercana al lugar de consumo, barata y limpia, que facilite la redundancia, podría ayudar a servicios públicos, empresas y ciudadanos a estar más preparados de enfrentarnos a otro apagón. Sobre todo cuando este podría ser mucho más grave que el del 28 de abril - de nuevo algo sobre lo que los ucranianos nos podrían ilustrar.

Y tampoco olvidemos que parte del problema viene de lo dependientes que nos hemos convertido de la tecnología y la electricidad que la alimenta. Más sencillez en nuestras vidas, un consumo más consciente y un entorno más integrado con la naturaleza también nos podrían ayudar a que, cuando llegue el próximo apagón, estemos más preparados para sobrellevarlo. ¿Qué hubiese pasado en un día pico de calor encerrados en nuestro reducto de aire acondicionado? ¿De verdad necesitamos depender para tantas cosas de la energía?

Diseñemos un futuro con energía distribuida y redundante. Pero también menos dependiente de nuestra matrix. En el que todos los días contengan un poco más de fiesta.

Foto de Ricardo IV Tamayo en Unsplash

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