Han pasado ya más de dos meses del gran apagón del pasado 28 de abril de la red eléctrica en España, y todavía no conocemos exactamente el origen del problema. Las operadoras de generación eléctrica IBERDROLA, ENDESA, Naturgy, EDP, Acciona Energía y otras, se cruzan acusaciones con Red Eléctrica Española (REE), la operadora de transporte semipública responsable del control de la aportación a la red de las primeras, para que haya un equilibrio con la dinámica demanda total de los consumidores1. Por otra parte, el Informe presentado por el gobierno también responsabiliza a ambas, lo que nos deja casi igual. Dada la importancia de evitar cortes, sobretensiones de corriente o apagones como el sucedido recientemente, REE dispone de tres sistemas de control importantes para intentar ese equilibrio:
1.— Control de la frecuencia y fase de la energía eléctrica suministrada por los operadores que en España y en Europa es 50 Hercios o ciclos por segundo. La estabilidad de esta frecuencia es fundamental para la sincronización de la Red Eléctrica en cada país. Según Jeff Dagle, Ingeniero Eléctrico Jefe, Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) en su artículo «Sincronización de las redes eléctricas» en la Revista ITU Magazine 2 de 20232: «Los cambios en la oferta o la demanda eléctricas provocan la aceleración o ralentización del sistema, medidas en décimas o centésimas de hercio (Hz). El re-despacho de generación es un proceso continuo, en el que la medición de frecuencias precisas es un requisito indispensable para el buen funcionamiento del programa».
2.— Un sistema Informático, principalmente a través de su Centro de Control Eléctrico (Cecoel), que trabaja en tiempo real para supervisar y controlar la operación del sistema eléctrico español, el cual supervisa a escala de milisegundos, cientos de miles de sensores que envían información para que este conozca el estado de las estaciones y subestaciones.
3.— Una Red de Telecomunicaciones autónoma a lo largo y ancho del país, que cuenta con más de 50 000 kilómetros de cable de fibra óptica, desplegados por la red de transporte eléctrico y la red ferroviaria. Por esta red se ordena la entrada o salida de las centrales de generación para mantener el equilibrio.
Los fallos por exceso o defecto del suministro respecto a los cambios dinámicos de la carga, producen un aumento o disminución de la frecuencia de 50 HZ. que tiene que corregirse con muchísima premura para que no se produzca un corte general (apagón) del suministro o blackout.
¿Cómo se sincronizan los distintos tipos de generadores?
Llegado este capítulo, recuerdo que cuando yo tenía 9 o 10 años e íbamos a empujar a los Caballitos del Tiovivo de las Verbenas en Córdoba. Cuando alcanzaban estos una buena velocidad, giraban por inercia y el señor encargado nos dejaba subir un rato para sentarnos en el tablero giratorio. Para ello corríamos alrededor por su exterior y en un momento determinado dábamos el salto para no caernos. Algo así ocurre con la sincronización de los generadores de CA, antes de acoplar su producción a la red eléctrica. ¿Cómo lo hacen?:
1.— Sincronización de los generadores de alterna (CA) a 50 Hz.
Los generadores tradicionales (térmicos, hidroeléctricos, eólicos con rotor bobinado, etc.) producen corriente alterna (CA) directamente. Para sincronizarlos con la red, se deben cumplir tres condiciones: Misma frecuencia (50 Hz en Europa), Misma tensión (voltaje) y Misma fase (ángulo de sincronización).
Esto se logra con reguladores de velocidad (para ajustar la frecuencia) y transformadores (para igualar el voltaje). Los sistemas de control automático ajustan estos parámetros antes de conectar el generador a la red.
2.— El problema de los generadores de corriente continua (CC).
Los paneles solares (fotovoltáicos) generan corriente contínua (CC), pero la red eléctrica funciona con corriente alterna (CA). Por ello necesitan un dispositivo intermedio llamado inversor.
3.— ¿Cómo se sincronizan los inversores con la red?
Los inversores convierten la CC en CA y se encargan de sincronizarse automáticamente con la red. Para ello: Miden la frecuencia, tensión y fase de la red en tiempo real y ajustan su salida para que coincida exactamente antes de inyectar energía. Utilizan PLL (Phase-Locked Loop, «bucle de enganche de fase»), un circuito electrónico que garantiza que la onda generada esté perfectamente sincronizada.
4.— ¿Qué pasa si hay muchos generadores distribuidos (como paneles solares domésticos)?
Cuando hay miles de pequeños generadores (como instalaciones solares en tejados), la red debe mantener la estabilidad. Para ello, los inversores modernos tienen funciones de «grid support» (apoyo a la red), como:
Regulación de frecuencia: Si la frecuencia baja (por exceso de demanda), algunos inversores pueden aumentar su potencia para compensar. Limitación de voltaje: Si el voltaje sube demasiado (por exceso de generación solar), los inversores reducen su inyección o incluso se desconectan.
Los operadores de red (como REE en España) gestionan el equilibrio global, pero los inversores actúan de forma autónoma para evitar problemas locales.
Cuando se produce un problema a gran escala (normalmente, un corte del suministro o blackout), la recopilación de la información del evento requiere un nivel de precisión suficiente para analizar la secuencia de fallos en cascada. Habida cuenta del rápido funcionamiento de los dispositivos automáticos de protección y control, es preciso resolver los eventos individuales con una precisión de milisegundos a finde formular la secuencia de eventos y llevar a cabo un análisis de las causas iniciales.
Tanto en estos casos, como en la previsión de que puedan ocurrir desequilibrios importantes entre producción y consumo, REE tiene previamente programados que las empresas generadoras dispongan de centrales de reserva para acoplarse a la Red a través de su Red de Transporte. Para más detalle, recomiendo el informe de mi compañero de clase en los estudios de Ingeniería Técnica de Telecomunicaciones y en la empresa Standard Eléctrica S.A., experto en sistemas de energía, Pedro Antonio Prieto Pérez:
DATOS DEL SISTEMA ELÉCTRICO ESPAÑOL
1 Ejemplo de Red de Generación, Transporte (REE) y Distribución Eléctrica. (Acceso libre Internet).
2 «Sincronización de las redes eléctricas» Jeff Dagle, Ingeniero Eléctrico Jefe, Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) de EE.UU.
De todas maneras, la Comisión Europea está elaborando un informe sobre las causas del apagón que afectó a España y Portugal, que dejó a más de 60 millones de personas sin electricidad durante casi diez horas, el cual se espera que sea público.
