Eclipse solar e incidencia en las redes eléctricas europeas, II

En la entrada Eclipse solar e incidencia en las redes eléctricas europeas, I presentamos un resumen del informe ENTSO-E “20 March Solar Eclipse: An Unprecedented Test for Europe’s Electricity System” respecto de la respuesta de los gestores europeos de redes de transporte (GRT) ante la bajada de radiación solar durante el eclipse y su afección a los sistemas solares de producción eléctrica, y desmentimos el alarmismo de cierta prensa española.

Pasado el evento, sin haber hallado planes de emergencia, problemas de suministro eléctrico ni desplome de la energía eléctrica, como anunciaban los augures, la propia ENTSO-E publica en su nota “Solar Eclipse: Europe’s TSOs Teamed Up Successfully” (Eclipse solar: Los GRT de Europa respondieron exitosamente) :

El sistema eléctrico europeo necesita ser compensado cada segundo. Entre las 9:00 y las 12:00, hora de Bruselas, los GRT tuvieron que reforzar su cooperación para cubrir la inusual caída seguida de la rápida reintegración de unos 17 GW de generación solar. Los operadores de sistemas de distribución y especialmente los generadores respondieron a la llamada por una cooperación proactiva.
[…] Los GRT habían logrado predecir con mucha precisión el efecto del eclipse en la generación solar; aun teniendo en cuenta el “escenario más desfavorable” que el eclipse podría provocar en un día soleado. El sol brillaba efectivamente esa mañana en el sur de Alemania y el norte de Italia, donde la concentración fotovoltaica es la mayor de toda el área ENTSO-E. El momento más crítico se dio entre las 10:45 y las 11:15, momento en que la generación solar empezaba a remontar.
Alemania e Italia hicieron frente a los desafíos más grandes. En Alemania, la producción solar esa mañana superaba incluso el nivel normal de la época, resultado de un invierno muy soleado. Pero a pesar de este reto, los GRT alemanes controlaron muy suavemente las altas y rápidas variaciones de las centrales solares, con 39 GW de potencia instalada, recurriendo a reservas de capacidad de niveles nacional y regional. A la vista de la previsión de tiempo soleado, Italia decidió, en cooperación con operadores de distribución y generadores, asumir un equivalente de salida del sistema de 5 GW fotovoltaicos entre las 7:00 y las 14:00 horas. Consiguientemente, durante ese período la generación solar de referencia se redujo de 18 a 13 GW. Pasadas las 14:00 horas, se reconectaron a plena capacidad.
La situación en la red europea volvió a la normalidad a las 12:00, una vez pasado el eclipse.

Algunos gestores han hecho estimaciones de la situación:

Swissgrid: Antes del inicio del eclipse solar en Europa, las instalaciones fotovoltaicas europeas alcanzaron una potencia aproximada de 26 GW. La potencia total fue bajando hasta 11 GW y se recuperó al cabo de una hora hasta alcanzar 37 GW.
Terna: En la fase inicial del eclipse, la producción fotovoltaica a nivel europeo era de 27.000 MW, luego bajó a 12.000 MW en el momento del oscurecimiento máximo, para recuperarse hasta 37.000 MW cuando el sol volvió a resplandecer sobre el continente.

 

En efecto, salvo en Italia, Alemania y Europa Central y Oriental, como muestra EUMETSAT, la nubosidad sobre el oeste del continente redujo el impacto real del eclipse en la generación fotovoltaica y resultó muy inferior a los 35 GW anunciados para una situación general improbable de cielos despejados.

Por otra parte, sobran perogrulladas como la noticia de Expansión (21/03/2015) “El eclipse perjudica más a Alemania que a España“. “De los 17.000 megavatios (MW) solares que dejaron de producir por el eclipse, 10.000 estaban en Alemania y 1.300 MW en España“, afirman. Resultaría lógico este orden de diferencias, visto que se calcula la capacidad alemana en 39,7 GW cuando en España sólo hay instalados 6,7 GW fotovoltaicos y termosolares, y que los cielos se mantuvieron claros en casi toda Alemania, mientras que planearon nubes sobre la Península Ibérica. Los impactos relativos habrían sido del 25% y del 19%, respectivamente, de la capacidad pico existente. Pero aún hay incorrecciones que analizamos más abajo.


ESPAÑA

A juzgar por los datos de telemedida de REE, la generación de 6,7 GW fotovoltaicos y termosolares en el sistema peninsular pasó de 581 MW (9:20 h) a 292 MW (10:10 h) para luego recuperarse hasta los 1.143 MW (11:10 h).

REE producción solar del 20/03/2015 (eclipse)

REE producción solar del 20/03/2015 (eclipse)

En el momento de la inflexión del oscurecimiento, la participación solar en la carga de demanda eléctrica peninsular quedó por debajo del 1%.

Las condiciones meteorológicas de los días previo y posterior fueron muy similares al del eclipse; tanto, que la producción solar del día 21 de marzo casi se puede tomar como el comportamiento que hubiera tenido el vertido a red el 20 de marzo sin el acontecimiento astronómico:

Producción fotovoltaica y termosolar 19-20-21 de marzo de 2015

Producción fotovoltaica y termosolar 19, 20 y21 de marzo de 2015

Extrapolando, podemos estimar las pérdidas de generación para la red debidas al eclipse en:

  • 09:30 h -27 MW | 09:45 h -258 MW | 10:00 h -466 MW
  • 10:15 h -563 MW
  • 10:30 h -458 MW | 10:45 h -221 MW | 11:00 h -79 MW
Baja aprox. de potencia solar durante el eclipse

Bajada aproximada de potencia solar durante el eclipse del 20/03/2015

Esos 560 a 570 MW de bajada máxima de potencia en las condiciones reales de ocultación están muy lejos de la hipótesis de cielos despejados. En el informe técnico de ENTSOE previo al evento se citaba (tabla 4) una reducción máxima de 1.392 MW para España respecto de la máxima radiación con cielos claros. Y tenemos una estupenda representación de esas condiciones óptimas de producción esa misma semana; concretamente, el soleado 16 de marzo. Ese día, a las 10:10 h, las centrales solares peninsulares inyectaron 3.693 MW. Si las condiciones meteorológicas se hubieran reproducido el día 20, y el efecto del eclipse hubiera sido de -1.392 MW, se habrían generado unos 2.300 MW en el momento de mayor ocultación.

Producción solar a la red eléctrica peninsular, semana 10/2015

Vertido solar a la red eléctrica peninsular, semana 12/2015

REE no ha publicado aún estimaciones, aunque si creemos a Expansión:

Según los datos de Red Eléctrica (REE), a los que ha tenido acceso EXPANSIÓN, en España la diferencia máxima de la producción solar real respecto a la prevista en el día previo en el sistema eléctrico peninsular fue del orden de 1.300 megavatios. Inicialmente, se había previsto un impacto de hasta 1.700 megavatios.

Comparar el impacto sobre las previsiones meteorológicas del día anterior le es útil al GRT para determinar los desvíos sobre la programación, pero no muestra el efecto real del eclipse solar en la curva de tendencia de la red. Como hemos visto, a la hora de la culminación se vertían 292 MW solares en lugar de los 850 MW aproximadamente que cabía esperar con el mismo cielo nublado pero sin ocultación astronómica. Luego, en el sistema eléctrico peninsular español, la diferencia máxima entre la potencia solar real del 20 de marzo y la que se habría entregado sin eclipse fue del orden de 560 MW. Pero un 60% menos de impacto sobre lo que se había publicado no es mediático.

Los gestores de las redes habían hecho hincapié en los riesgos por la rapidez con que la producción solar podía descender o aumentar, con gradientes de hasta -23 y +61 MW/min en España. Si no se trata de un error en las tablas de datos provisionales de REE, en esa misma semana, el 17 de marzo, la potencia solar vertida al sistema peninsular había caído de 2.172 MW (10:50 h) a 1.472 MW (11:00 h) y se recuperó inmediatamente hasta 2.352 MW (11:10 h). En el intervalo de veinte minutos se habían dado unos gradientes de -70 a +88 MW/min.

No están claras las fuentes flexibles que compensaron los gradientes solares durante el eclipse. La demanda tendió a acelerarse con el apogeo del evento y su curva de salto se asemeja más bien a la gráfica conjunta de hidráulica y saldo de intercambios. Las variaciones de ciclos combinados o las de carbón sólo son algo simétricas a las solares en la primera fase de bajada de radiación. Y lo más curioso es que la eólica se comportó de manera favorable con el gradiente solar.


FRANCIA

Según los datos provisionales de RTE, la producción de los 5,4 GW solares en este país medianamente nublado el día del eclipse alcanzó 1.228 MW a las 9:30 h y comenzó a descender hasta tocar los 456 MW pasada una hora, para seguidamente remontar a 1.881 MW sobre las 11:30 h.

RTE production solaire du 20/03/2015 (éclipse)

RTE producción solar del 20/03/2015 (eclipse)

Durante la máxima ocultación, la contribución solar a la demanda eléctrica francesa se redujo hasta el 1%.

La tendencia de producción solar en Francia continental sin eclipse pero con la meteorología real se puede estimar en 1.600 MW a las 10:30 h:

Vertido fotovoltaico a la red en Francia durante el eclipse, y tendencia

Vertido fotovoltaico a la red en Francia durante el eclipse, y tendencia

Mientras que ENTSO-E había previsto una bajada de 2.011 MW en condiciones de cielos despejados, la reducción máxima de generación solar en la red de Francia causada por el eclipse del 20 de marzo se aproximó a los 1.140 MW. El impacto, por tanto, fue un 43% menor que el anunciado a bombo y platillo.

Pérdida de potencia solar en Francia durante el eclipse, respecto de la tendencia

Pérdida de potencia solar en Francia durante el eclipse, respecto de la tendencia

La curva de menor insolación coincidió con un alza de la demanda, probablemente más por el efecto mediático del eclipse parcial que por la iluminación pública fotosensible. Las fuentes principalmente empleadas para solventar estos fenómenos fueron las hidráulicas de embalse y de bombeo-turbinación y, en menor medida, la nuclear:

RTE filière hydraulique le 20/03/2015 (éclipse)

RTE producción hidráulica del 20/03/2015 (eclipse)


ALEMANIA

Tennet había publicado un gráfico bastante acertado para Alemania. Amprion cita: “El reto para el GRT consistió principalmente en compensar plenamente la comercialización de la energía solar en el mercado eléctrico durante el eclipse mediante varios sistemas de producción flexibles. Al comienzo del eclipse en Alemania, el suministro de la energía solar se redujo de 13.000 MW a 6.000 MW en unos 45 minutos. Al final del eclipse, la alimentación se elevó a 21.000 MW, equivalente a la demanda de electricidad de unos 21 millones de personas. Durante el eclipse solar, el GRT añadió energía de reserva para mantener equilibradas la producción y el consumo en todo momento. En este contexto, se utilizaron plantas de energía flexibles como las centrales eléctricas de acumulación por bombeo, cuya capacidad se puede aumentar y el acelerar rápidamente. Además, las empresas de alto consumo energético tuvieron que desconectarse de la red por unos minutos. Amprion tiene grandes consumidores con disposiciones contractuales sujetas a los llamados recargos por interrupción del suministro. ‘Ayudó el que las previsiones meteorológicas del día anterior fueran inequívocas’, dijo Joachim Vanzetta, jefe de sistemas des gestión de red de Amprion. Con ello, también las variaciones de las fuentes de alimentación pudieron ser calculadas de antemano. Lo cual resulta generalmente complicado debido a la dificultad de predecir fenómenos meteorológicos tales como estratos, especialmente en el pronóstico para la energía solar“.

Aunque sólo Transnet y 50Herz ofrecen en sus páginas sus resultados particulares tras el acontecimiento, hemos encontrado en la web de EEX transparency los datos provisionales de generación fotovoltaica a 20/03/2015 para los cuatro GRT nacionales:

Producción fotovoltaica en Alemania el 20/03/2015, por gestores

Producción fotovoltaica en Alemania el 20/03/2015, por gestores

Podemos observar unos minutos de diferencia en la culminación del eclipse para 50Hertz, que opera en Alemania Oriental, y los demás gestores teutones:

Producción FV durante el eclipse, por zonas, en Alemania

Producción FV durante el eclipse, por zonas, en Alemania

La generación de los aproximadamente 39,7 GW fotovoltaicos instalados en el país bajó hasta los 5.441 MW a las 10:30 h, cúspide de la efeméride astronómica, cuando con idénticas condiciones meteorológicas pero sin eclipse se habrían esperado unos 16.200 MW. Luego, la máxima pérdida de inyección solar a las redes eléctricas debida a la sombra lunar sobre Alemania el 20 de marzo rondó los 10.800 MW. Se aprecia consecuentemente un desvío de unos 6.100 MW menos respecto de los 16.916 MW de bajada fotovoltaica expuestas por ENTSO-E con las condiciones de cielos completamente claros; esto es, un 36% inferior en términos relativos.

Producción fotovoltaica durante el eclipse en Alemania, y tendencia.

Producción fotovoltaica durante el eclipse en Alemania, y tendencia.


ITALIA

El país cuenta con unos 19,7 GW solares instalados. Según Terna, “En Italia, el fenómeno astronómico ha comportado en la primera fase del eclipse la pérdida de 3.000 MW de producción fotovoltaica, a lo cual siguió una salida de 5.000 MW en una segunda fase. Las medidas llevadas a cabo por Terna y compartido en los últimos meses con los otros GRT -la maximización de todas las fuentes de reserva, el control del intercambio exterior y la gestión en tiempo real del bombeo- han permitido solventar el fenómeno sin incidencias para los usuarios del sistema eléctrico […] De particular eficacia se ha revelado, en este contexto, la actuación del procedimiento RIGEDI-GDPRO, experimentada por primera vez sobre el terreno en esta ocasión, de las 07:00 a las 14:00, y que ha concernido a cerca del 25% de la potencia fotovoltaica en Italia. Prevista en el Código de la Red, el procedimiento es es una medida única en Europa, que ha permitido a casi 10.000 plantas fotovoltaicas italianas contribuir simultáneamente a la gestión de la seguridad del sistema eléctrico, coherentemente con la tendencia actual hacia un modelo un modelo de smart grids que hace de Italia un país de vanguardia, también gracias a un marco normativo-regulatorio que impulsa en esta dirección“.

La polémica medida de la desconexión, que se vende por el gestor como una victoria, se analiza en el artículo “Terna bloquea el eclipse solar y cuesta caro” de Unendo Energia con el efecto sobre el precio de mercado:

El eclipse del viernes 20 de marzo ha dado mucho que hablar, no sólo por el espactáculo natural, sino también por el impacto que ha tenido en el sistema eléctrico nacional.
Terna, de hecho, ha aplicado el procedimiento de emergencia RIGEDI, previsto para la Generación Distribuida Reducible (GDR). Con ello fueron desconectados de la red, o apagados la mañana entera (de las 7 a las 14), unos 4.400 MW fotovoltaicos. El motivo aducido para esta decisión se habría debido al riesgo de posibles interrupciones de la producción.
La elección de Terna
sobre el cierre de una cuantía relevante de plantas fotovoltaicas ha tenido como consecuencia un aumento exponencial de los precios mayoristas de la energía durante las horas del paro. Los aumentos del precio fueron de casi 40 euros/MWh para el pico diurno y un PUN (precio único nacional) medio diario superior a 11 euros respecto del precio para todo el mes. Así pues, resulta que el cese parcial de la fotovoltaica del 20 de marzo y las limitaciones de las importaciones exteriores nos han hecho pagar mucho más por el precio de la energía.

A la fecha actual, no se encuentran datos de Terna sobre la producción solar medida del 20/03/2015, aunque sí de días anteriores y posteriores. Hemos solicitado su publicación en los informes de transparencia sobre unidades de generación e intermitentes, o una explicación de la razón de que no aparezcan, pero no hemos recibido respuesta. ENTSO-E había predicho una bajada de hasta 7.168 MW con cielos despejados a las 10:41 h CET, y gradientes de -111 y +159 MW/min.

Nos hemos atrevido a dar un orden de datos tanto de tendencia como de producción real solar italianas durante el suceso, promediando los datos de Terna sobre la producción fotovoltaica estimada para el 19 y el 21 de marzo y considerando que se trató de la tendencia meteorológica sin eclipse para el 20 de marzo. A continuación, hemos superpuesto a escala la curva de caída de radiación medida en una estación particular publicada por Unendo Energia:

Estimación de la producción fotovoltaica durante el eclipse en ITALIA

Estimación de la producción fotovoltaica durante el eclipse en ITALIA

De ser ciertos nuestros tanteos, la potencia solar habría descendido en Italia hasta 3.900 MW a las 10:30 h y la caída debida al eclipse habría alcanzado los 5.100 MW, de modo que sería un 21% inferior a las previsiones de ENTSO-E.


COMBINACIÓN ALEMANIA-ITALIA-FRANCIA-ESPAÑA

En el caso de que el cielo hubiera estado completamente descubierto ENTSO-E esperaba, para los cuatro países europeos con más capacidad solar conectada a la red eléctrica, una bajada de inyección de hasta 27,5 GW de los 33,5 GW continentales. Sin embargo, el impacto real de los grandes fotovoltaicos y termoeléctricos habrá quedado en -17,5 GW sobre las 10:30, lejos de las alarmas y desinformaciones que quedaron impresas en el público:

  • España (10:10 h) : -560 MW vs -1.400 MW (60% menos)
  • Francia (10:30 h) : -1.140 MW vs -2.000 MW (43% menos)
  • Alemania (10:30 h) : -10.800 MW vs -16.200 MW (36% menos)
  • Italia* (10:30 h) : -5.100 MW vs -7.200 MW (21% menos)

(*) Estimaciones en espera de datos

Estimación de producción solar en 4 países debido al eclipse

Estimación de producción solar en 4 países debido al eclipse

Efecto en conjunto:

Estimación de producción solar por el eclipse y tendencia en 4 países

Estimación de producción solar por el eclipse y tendencia en los 4 grandes países FV

A la vista de las bajadas de potencia estimadas por tramo horario, se puede calcular que, en términos de energía perdida, los 253 millones de residentes en Alemania, Italia, España y Francia han perdido con el eclipse 20.100 MWh de electricidad procedente de nuestra estrella.


Otros países: Portugal, Reino Unido.

Otras lecturas: greennews.info, ecos-solares, mvscada.

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