Todo el mundo se está preguntando que ocurrió en El “apagón” en España de día 28 de Abril, entrecomillo “apagón” dado que su nombre más utilizado entre el mundo de la generación y distribución es “cero” ya que la energía se va a cero de modo inmediato.
A día 1 de mayo, se sabe que la causa principal es el exceso de energía solar que estaba alimentando la red eléctrica, energía que se conoce como “asíncrona” y la poca energía “síncrona” que alimentaba la red nacional y que es la que da la estabilidad a la red. Vamos a intentar en este artículo ver como ocurrió, como funciona la red asíncrona y síncrona, la importancia y las desventajas y las hipótesis del porqué ocurrió, ya que a día de hoy está en investigación y no se sabe que produjo la perturbación en la red que hizo que esos 15GW solares se desconectaran de modo súbito y arrastrara toda la red a cero.
La sincronización de la red eléctrica
Por lo general, las redes de muy alta tensión funcionan de un modo “mallado” es decir, realmente es como una malla o red, Inter conexionada entre si por las distintas subestaciones a lo largo y ancho de toda la península, esto da una estabilidad muy grande a la red.
Cuando en España no había placas solares ni generadores eólicos, y la energía se producía por nucleares, térmicas e hidráulica, esto hacía que la red fuera muy segura porque tenía una “inercia” enorme.
La inercia la da que siempre se producía por alternadores enormes que que por la inercia que generaban, (al igual que un coche si lo ponemos en punto muerto, sigue avanzando) era capaz de absorber la gran mayoría de las perturbaciones que se pudieran producir en la red, incluso una gran avería en una subestación, dando tiempo a que los interruptores despejaran esa falta y el resto de la red se recuperara sin problemas. Era típico ver cuando se producía una avería grande, incluso lejos de nosotros, como la luz parpadeaba (guiñaba) pero inmediatamente se estabilizaba, había habido un cortocircuito, los interruptores correspondientes despejaban la avería y la red se estabilizaba gracias a esta inercia.
Pero se comenzó a conectar más y más placas solares y Generadores eólicos, con su característica típica de “asíncrona” esto es, sin ningún tipo de inercia al no tener ningún elemento que rote en las solares, y a una velocidad muy variable en la eólica, y con nula inercia.
La sincronización en una red mallada
La sincronización de una red eléctrica mallada (interconectada) es un proceso crítico para garantizar estabilidad, frecuencia uniforme y flujo de potencia controlado entre generadores y cargas. Aquí te explico los pasos clave y conceptos técnicos:
1. Requisitos previos para la sincronización
- Igualdad de frecuencia: Todos los generadores y subredes deben operar a la misma frecuencia (50 Hz en Europa).
- Sincronismo de fase: Los voltajes de las fuentes deben estar en fase (diferencia de ángulo mínima).
- Igualdad de voltaje: Las magnitudes de tensión deben ser equivalentes (±5% de tolerancia).
- Secuencia de fases: La rotación de fases (ABC o RST) debe ser idéntica en todos los puntos de conexión.
2. Métodos de sincronización
a) Sincronización manual (para pequeñas interconexiones)
- Se usan instrumentos como sincronoscopios (para medir diferencia de fase/frecuencia) y voltímetros.
- Un operador ajusta la velocidad del generador (para igualar frecuencia) y cierra el interruptor en el momento preciso (cuando la diferencia de fase es casi cero).
b) Sincronización automática (redes modernas)
- Dispositivos como relés de sincronización que monitorean:
- Diferencia de frecuencia (Δf).
- Diferencia de ángulo (Δθ).
- Diferencia de voltaje (ΔV).
- Cuando los parámetros están dentro de rangos aceptables, se puede conectar a la red
Las centrales de ciclo combinado, nucleares e hidráulicas van monitoreando estos parámetros y los compensan continuamente, tanto la frecuencia, tensión y desfase.
Si se sincroniza fuera de fase, puede causar corriente de circulación elevadas, diferencias de frecuencias que desestabilizan la red. Un fallo de la máquina o sus relés puede provocar la desconexión del generador, compensándolo inmediatamente con otros generadores gracias a esa red mallada.
Como primera conclusión podemos decir que una red mallada requiere supervisión constante, pero es muy robusta,
La energía solar. El “apagón” en España de día 28 de Abril
Cuando la energía solar, sobre todo cuando tiene una alta penetración en una red mallada, puede desestabilizar la red por su naturaleza intermitente, no ser sincrónica y de baja o nula inercia. Las razones técnicas son estas:
1. Falta de Inercia Rotacional (el problema más crítico)
- Generación síncrona tradicional (térmica/hidráulica): Las masas rotantes de turbinas y generadores proveen inercia natural que frena los cambios bruscos de frecuencia (ej.: ante fallos).
- Energía solar (FV): Los inversores fotovoltaicos no aportan inercia porque no tienen partes móviles. Cuando dominan en la red, la frecuencia se vuelve más vulnerable a desvíos abruptos (ej.: nubes pasajeras o desconexiones). Hay que recordad que los paneles solares producen electricidad en corriente continua, esto hace que haya que convertirla a corriente alterna.
Consecuencia: Si hay un desbalance generación-demanda, la frecuencia cae/sobrepica más rápido, y los relés de sub/frecuencia pueden provocar apagones en cascada.
2. Variabilidad y Predictibilidad
- Intermitencia: La generación solar fluctúa por nubes, polvo o ciclos día/noche, creando rampas pronunciadas (ej.: caída del 70% en minutos por sombreado).
- Desajustes con la demanda: Si la red no tiene suficiente reserva giratoria o almacenamiento, los operadores deben compensar con generación de respaldo (ej.: gas natural), pero los tiempos de respuesta pueden no ser suficientes.
- 3. Problemas de Estabilidad de Voltaje
- Inversores solares: Inyectan potencia principalmente activa (kW), pero muchas redes requieren potencia reactiva (kVAR) para mantener el voltaje estable.
- Ubicación distribuida: Si muchos sistemas FV (fotovoltaicos) están en zonas de baja demanda, pueden elevar el voltaje localmente, disparando protecciones (ej.: relés de sobretensión).
- 4. Dificultad para Sincronizar (Estabilidad Transitoria)
Falta de “Grid-Forming”: Los inversores solares convencionales operan en modo “grid-following”, es decir, dependen de una red estable para sincronizarse. Si hay un fallo (cortocircuito), pueden desconectarse masivamente.
Soluciones emergentes: Inversores “grid-forming” pueden emular la respuesta de generadores síncronos, pero aún no son estándar en todas las instalaciones.
5. Armónicos y Distorsión de la Onda
Electrónica de potencia: Los inversores solares generan armónicos (ruido eléctrico) que, en gran escala, distorsionan la onda sinusoidal. Esto afecta a motores, transformadores y protecciones.
Requieren filtros activos/pasivos: Añadir costos operativos.
¿Cómo mitigar estos riesgos?
- Almacenamiento (baterías): Para suavizar rampas y proveer inercia sintética, pero esta es una tecnología en estudio para las redes de alta tensión, tardará en llegar
- Inversores grid-forming: Que estabilicen la red ante perturbaciones.
- Gestión activa de demanda: Programar cargas flexibles cuando hay exceso solar.
- Normativas técnicas: Limitar la penetración solar en zonas críticas o exigir capacidades de respuesta rápida. Pero el gobierno no está por esta labor, cuanta más energía solar esté conectada, es un falso triunfo “verde” para ellos.
En Australia (año 2016) hubo una causa parecida, en esta ocasión la causa fue una tormenta que cortó una línea de transporte, la alta penetración eólica mas la solar (un 50%) no pudo sostener la frecuencia por la falta de inercia. Se resume que la energía eólica y solar no deslastra por si misma por su alta integración en la red, pero expone a mucha vulnerabilidad en las redes malladas.
El “apagón” en España de día 28 de Abril. El peligro de tener mucha energía solar asíncrona
Un sistema con mucha energía solar (asíncrona) y poca generación síncrona puede ser peligroso para la estabilidad de la red eléctrica. Esta es la explicación
Riesgos Clave de un Sistema Dominado por Energía Solar Asíncrona
1. Inestabilidad de Frecuencia
- Falta de inercia rotacional:
- Los generadores síncronos (térmicos, hidroeléctricos) tienen turbinas masivas que giran a la frecuencia de la red (50 Hz). Su inercia frena los cambios bruscos de frecuencia.
- La solar (inversores) no aporta inercia física. Si hay un desbalance (ej.: una línea falla), la frecuencia puede colapsar en milisegundos, produciendo apagones, en nuestro caso esos ya famosos 15GW
Dificultad para Recuperar la Red (“Black Start”)
- Las plantas síncronas pueden arrancar sin red (“black start”) usando motores diésel.
- La solar depende de que la red esté activa para sincronizarse (“grid-following”). Si hay un apagón total, no puede ayudar a restaurar el servicio. Dicho de otro modo, tienen que ver los 50Hz en la red para poder acoplarse
- Problemas de Voltaje y Potencia Reactiva
- Los inversores solares tradicionales inyectan solo potencia activa (kW).
- La red necesita potencia reactiva (kVAR) para mantener el voltaje estable. Sin generación síncrona, el voltaje puede colapsar o elevarse a niveles peligrosos.
- Vulnerabilidad a Perturbaciones
- Los inversores solares convencionales (“grid-following”) se desconectan si detectan anomalías (ej.: caídas de voltaje >10%). Esto puede empeorar un fallo inicial.
Conclusión
Un sistema con mucha solar y poca generación síncrona tiene riesgo, pero no inviable. La clave está en adecuar la red con:
- Tecnología (inversores grid-forming, almacenamiento).
- Regulación (límites de penetración, requisitos de estabilidad).
- Planificación (mix energético equilibrado). Que es lo que NO está ocurriendo en España, creo que por querer ser el “país mas verde” por querer publicar, como se han visto en distintos titulares, “España se alimenta en su mayoría con energía “verde”, estas son las consecuencias.
El “apagón” en España de día 28 de Abril. Bulos oídos estos días
El mismo día y en los posteriores se ha oído de todo. Los Youtuberos se afanaban en lanzar sus vídeos cuanto antes, los periódicos tenían que informar, la población, en su costumbre por la inmediatez, estaban ansiosos del porqué ha ocurrido esto.
Con esta amalgama, se tenían que decir cosas, el gobierno, como no, tirando balones fuera, “la energía renovable no ha sido la culpable” ¿Quién entonces? ¡La nuclear! y se quedan tan anchos y tan panchos, cuando es justo al revés. La energía nuclear, como ya hemos visto, es garante de estabilidad, pero la poca penetración que tenía en ese momento, no fue suficiente ¿Y porqué había tan poca?. En una política denostadora de la energía nuclear, este tipo de energía está fuertemente penalizada fiscalmente, exageradamente fiscalizada, de tal forma que no es rentable, esto hace que esté en la red de modo poco visible, frente a la solar que es justo al contrario, está incentivada, y esto es un error garrafal.
Por otro lado, se he dicho que en el momento del corte, se tubo que direccionar una ingente cantidad de energía a las nucleares para garantizar su seguridad. Absolutamente falso, cuando una central nuclear se desconecta de la red y no hay energía en ella para poder mantenerse en zona segura, como fue el caso del 28 de abril, está preparada con grupos electrógenos enormes que le da la la suficiente potencia y autonomía como para mantener estable el reactor, sin consumir un kilovatio externo. Es por tanto, que los tan denostados motores Diesel, fueron nuestro ángeles en ese día, en centrales nucleares, en hospitales, comunicaciones, etc. los que salvaron la situación, y fueron las centrales de ciclo combinado y la interconexión con Francia, quien pudo levantar, poco a poco el servicio, ya que la solar y eólica, es absolutamente incapaz.
Esperamos que de aquí en adelante, seamos un poco más sensatos, que no cierren más nucleares, que se construyan más, las de 4ª generación no tienen nada que ver con las actuales que tenemos instaladas, pero éstas, son imprescindibles. Sería un gravísimo error cerrar más nucleares.
Puedes leer un artículo sobre las nucleares en este mismo blog: AQUÍ O AQUÍ