¿Es posible cambiar nuclear por renovables?

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 1GW 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:

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:

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:

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.

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

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

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

A mal tiempo buena cara o cómo a nuestra factura eléctrica le gusta el mal tiempo

El otro día enzarzado en una discusión en twitter, alguien parece que afirmaba que las renovables lo único que hacen es encarecer la factura de la luz.

Podríamos reflexionar hasta el infinito sobre lo mal que nuestros políticos gestionaron en el pasado y también en la actualidad la adición de potencia renovable, los importantes costes que ocasionan, de los que siempre se ocultan sus beneficios o de lo pasional del tema, que mucha gente siente tanto a favor como en contra. 

La cuestión es, a día de hoy y de manera objetiva ¿cómo influye la generación renovable en nuestra factura? La respuesta, el que entienda un poco el tinglado eléctrico la sabrá ya, pero para todos aquellos que os pille un poco despistados el asunto lo vamos a ver por encima.

Todas nuestras facturas de electricidad tienen relación directa o indirectamente con el precio del mercado mayorista OMIE. Si este mercado toma precios muy altos, antes o después el importe de nuestras facturas se resentirá. El caso contrario no está tan claro si le compras la electricidad a una de las grandes en mercado libre y no eres un gran cliente o tu contrato no está ligado expresamente al precio de dicho mercado mayorista. Vamos ¡la gran mayoría de la gente!

¿Y de qué depende que este mercado tome valores altos o bajos? Lo siento amig@ pero la respuesta no es sencilla, pero a grandes rasgos depende de la cantidad de energía que se genera por cada tipo de tecnología (influye mucho), de los precios de nuestros vecinos, de la temperatura y de si a nivel global requerimos de mucha o poca energía, aunque también hay veces que salen precios completamente inexplicables y esto lo sabemos bien los amigos de la #PorraPool

Dentro de cada fuente de generación las más caras son las no renovables carbón y gas natural (ciclos combinados), de tal manera que cuanta más energía se genere con estos dos tipos de fuente, más caro será el precio resultante (hablamos siempre de manera genérica).

Por otro lado a nivel doméstico desde el 2014 las facturas de electricidad de los consumidores que tienen contratado el PVPC están íntimamente relacionadas con el precio del mercado mayorista, aunque en el precio finalmente tomado como referencia también se añaden otros componentes de ajuste del sistema que lo distorsionan algo.

La siguiente gráfica muestra por un lado los precios de las facturas (febrero del 16 sólo hasta el día 18, debe tomarse pues este mes como una aproximación) y el porcentaje de generación NO renovable. Se ha tomado este en vez del de generación renovable, para facilitar la comprensión visual.

Vemos claramente como los picos de precios en nuestras facturas de casa coinciden  con los meses en que más energía NO renovable se ha producido (recordamos sobre todo Gas y Carbón). Si hubiéramos comparado con la generación renovable (curva inversa) observaríamos que los valles de nuestra factura coinciden con los meses en que más generación renovable se produce (sobre todo viento y lluvia).

Normalmente las facturas más bajas nos las encontramos en los primeros meses del año donde la generación con viento y agua es abundante. Los meses centrales sin embargo son los más caros y esto será así mientras no se desarrolle con normalidad el enorme potencial solar que dispone nuestro país ya que, como digo siempre, las renovables están muy descompensadas en España con mucha eólica y muy poca solar instalada, cuando son fuentes de gran complementariedad.

Relacionando la generación renovable con la factura de cada mes podemos obtener con la línea de tendencia una aproximación de cuánto hacen bajar nuestra factura las renovables, que no es ni más ni menos que unos 4€ menos por cada incremento del 10% renovable.

 Así que ya sabes, si ves que hace mucho viento y lleva varios días lloviendo, pon buena cara porque tu factura ese mes será barata y cuando tengamos mucha más solar, podrás sonreir todo el año porque dará igual el tiempo que haga !!

Groucho Marx ¿era un visionario de la energía nuclear?

Las nucleares cuestan una pasta. Cuesta en la construcción, en sus actualizaciones de seguridad durante su vida operativa (estimado como en la misma cantidad que en su construcción), en el desmantelamiento y en la gestión de sus residuos por al menos 250 generaciones, todo eso si no hay accidentes o atentados muy graves de por medio, de haberlos, los costes se disparan aún más.

¿Por qué las empresas privadas quieren disponer de centrales nucleares y nos quieren hacer creer que su energía es muy barata y debemos tener muchas y prolongar su vida útil hasta el infinito?

Pues porque la inmensa mayoría de esos costes, no salen de sus bolsillos sino de los nuestros, con lo cual es negocio redondo. Es cierto que en fase de explotación, si no hay incidentes muy graves de por medio, producen energía a coste muy barato, pero es que habría que fijarse en todos los costes, y ahí es donde está el truco. 

¿De todas esas fases cuál es la más costosa? Aunque todas impresionan con sus cifras es, sin lugar a dudas, la gestión de unos residuos durante 10.000 años, con lo que ello supone en construcción, mantenimiento y seguridad de instalaciones apropiadas para tal fin. Es pasarle la pelota a esas 250 futuras generaciones, y también los riesgos.

Cuando unos políticos subvencionan, estimulan la generación nuclear y el prolongamiento artificial de sus estados operativos más allá para el cual fueron diseñadas, están despreciando a los futuros habitantes y están legando un futuro un poco peor para ellos. Seguramente en su pensamiento esté aquella frase de Groucho Marx:

 "¿Por qué debería preocuparme por las generaciones futuras? ¿Qué han hecho ellas por mí?"

¿Cuánto cuesta evacuar Reus?

Hace unos días navegando por internet, me fijé en un dibujo que tiene la Energiewende (transición energética alemana, que recomiendo echar un vistazo: también está en español)  con las zonas de evacuación en caso de desastre nuclear según el mismo criterio seguido en el accidente de Fukusima, esto es, 30 km a la redonda. También marcaban la zona de evacuación recomendada por Estados Unidos: 80 Km.

Ahí quedó la cosa hasta que el pasado Jueves, en una jornada organizada por el Ayuntamiento de Alcobendas sobre la factura doméstica de la luz, una señora, ya entradita en años, cuando salió el tema de qué cara está la electricidad, empezó a soltar la retahíla que a mucha gente de su edad han inculcado fácilmente: "Claro, es que tenemos que comprar casi toda nuestra electricidad a Francia que la tiene muy barata porque tiene muchas centrales nucleares. Lo que deberíamos hacer nosotros es poner muchas también"

Algo se encendió en mi cabeza porque enseguida recordé el dibujo y pensé ¿Lo tendremos igual para España? Esa misma tarde me tiré un buen rato buscando en Google pero... no lo encontré, cosa que tampoco me extrañó, así que me puse manos a la obra y pensé en hacerlo yo mismo, más por curiosidad que otra cosa.

Ubicación de las centrales nucleares españolas (chincheta) y radios de evacuación de 30 km (Fukusima - Chernobil) y 80 km (recomendación de Estados Unidos)

Lo primero que me di cuenta es que quien eligiera la ubicación, sabía lo que hacía porque realmente no hay núcleos muy poblados "demasiado" cerca, pero también pensé que los criterios de seguridad de entonces seguramente no son para nada los de ahora. Sinceramente no sé qué zona de evacuación contemplan nuestras centrales en caso de accidente muy grave (fusión del núcleo) pero estoy casi convencido que no son los 30 km que se ha considerado para Fukusima (y mucho menos 80 km) porque resulta que Reus (100.000 habitantes), para el caso de Vandellós II, entra justo en el radio de 30 km y por tanto habría que evacuarla.

Seguramente se contemplaran de 2 a 5 km a la redonda que es la norma de entonces, distancia ridícula para un caso grave, como se ha demostrado en los accidentes ocurridos (en Chernobil también fueron 30 km la zona de exclusión).

Según la herramienta GIS del INE (Instituto Nacional de Estadística), en caso de producirse un grave accidente como el de Chernobil o Fukusima, con necesidad de evacuar un radio de 30 km alrededor de la central, el número de habitantes que serían desalojados de sus hogares y tierras sería de:

• Almaraz:  66.380 personas.
• Ascó:  85.000 personas.
• Cofrentes:  75.000 personas.
• Trillo:  2.950 personas.
• Vandellós:  330.000 personas.

Para hacernos una idea, la cifra de evacuados en Fukusima fue de 160.000 y en Chernobil de 350.000

Pero el problema no es sólo la evacuación de 30 km a la redonda (con lo que supone en costes y dramas humanos), sino además la descontaminación radiactiva producida en esa zona de exclusión y aquí la cosa cambia porque...¿cuánto costaría descontaminar el río Tajo? (Almaraz y Trillo) ¿y el Júcar? (Cofrentes) ¿y el Ebro? (Ascó). Visto lo ocurrido en Fukusima, el Mar Mediterráneo lo dejamos por imposible...

Para las poblaciones más allá de los 30 km y hasta los 100km, sería necesario repartir masivamente tabletas de Yodo a la población desde el primer momento para evitar que la posible inhalación de Yodo radiactivo produzca cánceres (principalmente de tiroides), y aquí ya sí que se llegan a importantes núcleos urbanos:

• Almaraz: Cáceres, Plasencia, Villanueva de la Serena, Trujillo, Talavera de la Reina, Guijuelo o Béjar. Población afectada: 698.095 personas.
• Trillo: Guadalajara, Alcalá de Henares, Torrejón de Ardoz, Rivas, Arganda, Tarancón, Cuenca, Sigüenza, Alcobendas o prácticamente todo Madrid capital. Población afectada: 4.958.305 personas.
• Cofrentes: Sagunto, Valencia, Gandía, Xátiva, Alcoi, Elda, Albacete, Motilla del Palancar o Utiel. Población afectada: 3.714.695 personas.
• Ascó: Fraga, Lleida, Balaguer, Tárrega o Igualada. Población afectada: 1.742.460 personas.
• Vandellós: Tarragona, Vilanova i la Geltrú, Vilafranca del Penedès, Tarragona, Amposta o Peñíscola. Población afectada: 1.833.430 personas.

En la totalidad de las centrales nucleares hay almacenadas cerca de 120.000 tabletas y en el resto de España unas 200.000. Una vez más, son cantidades claramente insuficientes.

Esperemos que nunca más pase nada grave, pero ¿qué ocurriría si el incidente lo tuviéramos aquí? Pues que los primeros 1.200 a 1.500 millones de euros los pondrían las eléctricas y el resto el Estado (o sea nosotros). Y eso, ¿sería suficiente? Pues depende de la gravedad, pero a modo comparación, el accidente de Fukusima va por los 80.000 millones de euros y según algunos estudios el coste total incluyendo indemnizaciones y descontaminaciones alcanzará entre 500.000 y 650.000 millones de dólares.

La energía nuclear es un subproducto de la carrera armamentística comenzada después de la segunda guerra mundial y desde luego no es para nada barata en costes y muchísimo menos en riesgos, en ambos casos presentes y futuros. Si se diera un caso de accidente grave lo anterior se incrementaría mucho más aún.

Menos mal que la señora que estaba a mi lado, algo más joven, saltó con un espontáneo "pero si lo que nos sobra en España es Sol", comentario a lo que la mayoría de los asistentes asentimos.

Municipios a evacuar (30 km a la redonda) en caso de grave accidente: listado

Generación de electricidad 2014: Comportamiento de las diferentes tecnologías

A falta de 5 días para que termine el año, no puede haber mucho margen de error si hacemos un repaso sobre las tecnologías de generación que han marcado este 2014, como han variado, qué precios han marcado o como de eficientes son.

En primer lugar, si hablamos de generación de cada tecnología, el premio se lo lleva este año la Nuclear, seguida de eólica y después carbón. Comparando tecnologías, vemos que este año hay tecnologías que han generado más electricidad que el pasado 2013, como la termosolar, hidráulica y sobre todo el carbón, mientras que otras se retraen como los ciclos combinados, la eólica y sobre todo la cogeneración. 

Mala noticia para el medioambiente: este año la generación eléctrica habrá producido ligeramente más CO2 que el pasado 2013 (60,4 MT frente a 60,1 MT), pasando el mix anual de 0,23 Kg/KWh a 0,25 Kg/KWh.

Mirando  a un plazo más amplio, la contribución de cada tecnología al global de la generación,  podemos apreciar el decaimiento inexorable de los Ciclos Combinados desde 2009 (aunque este año la caída se ha frenado un poco) y el ascenso mantenido de tecnologías renovables como la solar o la eólica, Del resto, algunas permanecen bastante estables y otras oscilan como una montaña rusa (carbón e hidráulica). Para cada mes del 2014, la aportación a la generación de cada tecnología ha sido variable, dependiendo de su recurso (eólica, hidráulica o solar) o de su indisponibilidad (este año mucha nuclear parada a la vez):

Otra manera de analizar la mezcla de tecnologías de generación es comparar el porcentaje de estas que entran sin precio en el mercado mayorista con respecto a las que entran con precio y en función de este binomio, cómo evoluciona el precio del mercado mayorista. Resulta muy curioso observar como los primeros meses del año en los que suele haber abundancia de agua y viento, el porcentaje de tecnologías que entran a precio 0 es máximo, mientras que el precio en sí mismo es mínimo. En los meses cálidos normalmente no hay tanta abundancia de estos elementos, por ello el precio sube. Aunque en España hay mucho Sol, las tecnologías renovables en nuestro país están muy mal equilibradas y de haber #mas10gigassolaresya veríamos precios bajos también en estos meses (Alemania por ejemplo, tiene valores bastante más equilibrados, disponiendo incluso de más solar que eólica). Este año hemos sido de los mercados mayoristas más caros de Europa, pero de precios hablaremos en la siguiente entrada.

Por ultimo veamos como de eficiente es cada tecnología, en el sentido de cuanto se genera de cada tipo con la potencia instalada en cada una de ellas. La gran vencedora es la nuclear debido a la poca gestionabilidad que se hace de ella en España (se tiene siempre a tope), siguiéndola a mucha distancia biomasa, carbón, cogeneración y la hidráulica del régimen especial. A la cola de todas se encuentran los ciclos combinados, lo que da una idea de la cantidad de potencia que sobra de esta tecnología.

Es curioso observar como la Termosolar es más eficiente que la fotovoltaica, o que la hidráulica del régimen especial es más eficiente que la gran hidráulica. O incluso, el mejor comportamiento de la termosolar frente a la eólica.