Hace unos días había un debate en twitter sobre cómo se podría cambiar el parque nuclear por renovables. Me preguntaron cómo lo veía y esta será mi respuesta.

Antes que nada quiero aclarar, para el que no lo sepa ya, que no me considero radical de nada en esta vida, y menos de tecnologías de generación de electricidad, pero si que tengo mis “querencias” como todo el mundo:

  • Con respecto a la energía nuclear, no me gusta demasiado y menos como está organizada en la mayoría de los países, incluida España, con las centrales en manos privadas, ya que suponen un riesgo presente y futuro y en caso de problemas muy serios, la inmensa mayoría del “marrón” nos lo comemos los de siempre. Dicho lo cual, también reconozco que detrás de todo lo nuclear, hay una seguridad e ingeniería impresionantes y dignas de mi admiración. Pero sobre todo, tienen un poder de generación de electricidad, libre de emisiones de CO2, fabuloso.
  • Con respecto a las renovables….son la niña bonita de mi corazón, sobre todo la fotovoltaica. Me encantan todas ellas aunque tal vez la que menos, sea la biomasa, porque aunque está catalogada como emisora de CO2 “neutra”, emitir… emite.
  • Con respecto a las fósiles, creo que cumplieron su papel y ahora se vuelve urgente eliminarlas lo antes posible, en especial el carbón, debido a la alta tasa de emisiones de GEI y otros contaminantes.

Sobre las mencionadas preferencias, antepongo siempre la lógica, el sentido común y sobre todo, la realidad de cada tecnología, factores que también he ido cambiando de pensamiento con el tiempo.

Bueno pues después de todo este rollo, vamos al meollo: ¿es posible sustituir, con las tecnologías renovables actuales, una central nuclear? La respuesta creo que es obvia: ¡rotundamente sí! aunque el quid de la cuestión no es si es posible o no, sino ¡el cómo y el cuánto!

Hagamos un repaso a cómo funcionan las diversas fuentes a considerar, suponiendo condiciones ideales de funcionamiento:

Nuclear

Van a piñón fijo y funcionan como energía de base para el sistema eléctrico, normalmente sólo disminuyen potencia o se paran completamente en caso de recarga de combustible. Cada central  (o grupo para el caso de centrales con varios de ellos) genera 1GWh de electricidad, lo cual significa que una nuclear trabajando con normalidad proporciona 1 GWh en 1 hora, 24 GWh al día, 720 GWh al mes ó 8.760 GWh al año… una pasada de energía y recordemos, libre de emisiones.

Eólica

La energía generada depende del recurso eólico en cada momento, pero hay que tener presente que los aerogeneradores no se ubican en cualquier sitio, sino en las zonas donde hay más viento. Si tomamos el parque eólico en su conjunto y generamos una representación de cuánta energía se genera de media a lo largo del año por unidad de potencia instalada (MWh/MW) y para los últimos 3 años, la gráfica resultante es la siguiente:

Tabla en la que se representa Eficiencia media horaria por meses de la eólica peninsular 2014-16

Vemos que de media, las peores condiciones para la eólica son las horas cercanas al mediodía de junio a septiembre, mientras que las mejores se dan en las primeras horas de la tarde de febrero. Como pretendemos sustituir una nuclear que genera de manera constante, debemos fijarnos en los casos peores de generación mínima, que serán los más críticos y definirán cuanta potencia sustitutiva se deberá instalar. Evidentemente los promedios mensuales son eso, promedios, esto quiere decir que habrá días puntuales mucho peores a los representados y que deberán cubrirse con alguna otra fuente.

Solar fotovoltaica

Nuevamente tomo datos del 2014 al 16, toda la península y tanto de sistemas fijos como con seguidores…pero ¡es lo que REE proporciona! Si hacemos la misma representación que con la eólica, obtenemos:

Tabla que representa Eficiencia horaria por meses de la fotovoltaica peninsular 2014 a 2016

Aquí podemos ver de manera muy visual lo que todos ya sabemos: la fotovoltaica sólo produce de día y la energía con la que contaremos puede servir para cubrir las peores horas de la eólica que vimos anteriormente, porque es justo cuando más produce la solar.

Termosolar

Problemática de obtención de datos similar a la fotovoltaica y mismos datos representados en la siguiente gráfica:

Tabla que representa la Eficiencia horaria por meses de la termosolar peninsular 2014-16

A pesar de ser una tecnología solar, se aprecian grandes diferencias a la fotovoltaica: curva mucho más plana y ¡producción nocturna! aunque se ve que de 7 a 9 ya flojea mucho y la generación nocturna los meses de noviembre a febrero es casi es inexistente.

Anteriormente mencioné que no me gusta mucho la biomasa, y creo que la forma más inteligente de incorporarla al sistema, es hibridándola con la termosolar, para que la generación, y por tanto la emisión de GEI, se reduzca al mínimo. Las centrales así hibridadas podrían considerarse como generación de base ya que podrían estar disponibles en cualquier momento. Hasta donde sé, en España sólo tenemos la central Termosolar Borges en Lleida, la primera en construirse de este tipo… ¡en el mundo!

Hidroeléctrica reversible

Son los sistemas de almacenamiento más capaces en la actualidad y deberían utilizarse en aquellas horas en que el resto de renovables no pueden entrar y de seguro, por la noche también: cuando hay precios bajos se bombea agua a un embalse superior para que en los momentos de necesidad, se invierta el sentido y se turbine al inferior.

Biomasa

Es una generación térmica al viejo estilo, sólo que su combustible es biomasa en vez de gas o carbón, por lo tanto puede ser utilizada cuando se requiera sea día o noche. Ya he mencionado que es la renovable que menos me gusta.

Apagando una nuclear

Llegó el momento de apagar una nuclear y sustituirla… ¿por qué fuente? evidentemente sería estúpido cambiarla por una única fuente puesto que alguna de ellas sería incapaz totalmente. Por ejemplo, no podría sustituirse por fotovoltaica porque la gente también quiere electricidad de noche, así pues hay que ingeniárselas para que las carencias de unas sean suplidas por excesos de otras. Aunque quizás podría hacerse una excepción con la eólica ya que esta genera de día y de noche, pero ¿cuánta eólica haría falta?

Tomando los datos de generación horaria de los últimos 3 años, vemos que con nuestro parque eólico instalado, 23 GW, de media hay unas 250 horas al año en que la producción es inferior a 1GWh y por tanto no serviría como única fuente, siendo absurdo en pensar en instalar aún más eólica para intentar alcanzar ese umbral: ¡una relación de 23 a 1 ya es demasiado!

Vemos pues que todo pasa por equilibrar un mix de fuentes renovables, para que con el mínimo de instalación posible, se pueda generar, al menos, lo que produce una nuclear. Para cuantificar ese mix, me he construido un modelo estadístico aproximado y que, como siempre, tiene un montón de carencias en cuanto a datos, por lo que lo siguiente debe considerarse como aproximaciones, con validez para la inmensa mayoría de las horas del año, pero siendo conscientes de que puntualmente, en algún día de carencia de recursos renovables, podría fallar en cuanto a generación.

Modelo

Mis datos son todos provenientes de REE con medias de generación horaria de los últimos 3 años para la eólica peninsular, la fotovoltaica y la termosolar. Para ellas he construido la carga horaria diaria para cada mes del año, estos es lo que habitualmente llamo rendimiento: MWh/MW (producción de cada fuente entre su potencia instalada).

He considerado también termosolar hibridada con biomasa asignándole un factor de 1, esto es, capaz de generar 1 MWh por MW instalado a cualquier hora. Aquí el que quiera puede cambiar el nombre de esta fuente por biomasa sólo, pero como ya he explicado, a mí no me gusta tanto.

También he considerado la instalación de hidráulica reversible, que tras varias pruebas, he ajustado como mejor opción el turbinar (generar) de 03 AM a 10 AM y embalsar (y por tanto consumo de energía) de 10 AM a 18 AM. Son más horas bombeando que turbinando para compensar pérdidas. El resto de horas, estaría en reposo.

Por simplicidad del modelo estas dos últimas fuentes las he considerado constantes todos los meses del año, evidentemente se podría ajustar esto y sólo he ido al caso peor (generación < de 1,1 GWh en cualquier hora)

A la hora de asignar pesos (potencia instalada) a cada fuente, he centrado el peso sobre la eólica al ser la que genera de manera más constante y lo primero que he visto al montar el modelo, es que las horas más críticas de la noche, corresponden al mes de septiembre, mientras que las diurnas se corresponden al mes de diciembre. También mencionar que para mayor seguridad, el mínimo horario de generación lo he puesto en 1100 MWh (factor de 1,1)

Resultados

Al poder jugar con las fuentes de manera muy sencilla, veo que no hay una solución especialmente buena y habrá tantas como queramos jugar con ellas, así que paso a exponer algunos ejemplos:

Solución 1. Se basa en darle mucho peso a la eólica. Es difícil encontrar una solución sin añadir la termosolar con biomasa, la cual he añadido el mínimo posible.

Tabla que representa Reemplazando una nuclear por renovables solución 1

Como se ve, se consigue el objetivo de tener todas las horas por encima de 1,1 GWh, aunque en febrero, mayo y julio tenemos picos de sobreproducción de 1,9 GWh. La potencia a instalar en total sería de 5,4 GW

Solución 2. Eliminamos 2 fuentes: hidráulica reversible y termosolar normal

Tabla en la que se representa reemplazando una nuclear por renovables solución 2

Ha habido que aumentar la termosolar con biomasa. Al eliminar el bombeo, se puede reducir también la FV y vemos como se eliminan los saltos bruscos de generación. Nuevamente la mayor sobreproducción la tendremos en febrero con 1,9 GWh. En este caso la potencia total a instalar sería de 4,9 GW.

Solución 3. Reducimos la eólica hasta 1,9 GW

Tabla que representa Reemplazando una nuclear por renovables solución 3

Hay que aumentar drásticamente la termosolar con biomasa para compensar. El máximo de sobreproducción esta vez lo encontramos en julio y superaría los 1,7 GWh. La potencia a instalar en este caso sería de 3,5 GW

Conclusiones

Estos han sido algunos ejemplos, pero como digo, no existe una única solución y podemos hacer infinidad de combinaciones, todas ellas válidas. Sin embargo el papel lo aguanta todo y quiero recalcar, por un lado la precariedad de datos y por otro el conocimiento de que algún día habrá problemas por falta de recursos. Además, tampoco he hecho un análisis de costes o incluso de si es posible o no utilizar dicha fuente (estoy pensando en la hidráulica reversible), pero tampoco es la intención de este artículo, donde analizo sólo la parte técnica.

Como ensayo ha estado bien y me he entretenido bastante, pero sigo pensando que antes de cambiar nucleares por renovables, habría que sustituir fósiles por renovables: es más sencillo y más urgente, porque nos están matando al planeta y a nosotros mismos.

Si quieres saber cómo quedaría la generación con alguna combinación en la que estés interesad@, no tienes nada más que pedírmela por twitter y gustosamente te paso tu gráfica: @FranValverdeS