Electricidad, demanda y consumo.(Un repaso a los centros productores de electricidad y su protagonismo a lo largo del día)

Una característica peculiar de la energía eléctrica es que no se puede almacenar hay que consumirla según se produce.


Debido a ello es muy importante que los responsables de la energía eléctrica en el país planifiquen la demanda de consumo eléctrico que va a tener España a lo largo del día.


Par ello se utiliza la llamada curva de demanda que simplemente nos dice los watios que se van a consumir en las distintas horas del día.


La curva empieza a las diez de la noche con un máximo de consumo debido principalmente a la iluminación de todas las calles y viviendas del país, y al consumo de los aires acondicionados y calefacciones según la estación.


A partir de esa hora y hasta las 5 de la mañana va descendiendo el consumo según nos vamos retirando todos los españoles a dormir, siendo todavía aproximadamente la mitad que el máximo.


Desde esa hora y hasta un máximo que se produce a las 12 de la mañana, se va despertando el país y va empezando a consumirse electricidad hasta esa hora en la que la industria y oficinas están en plena actividad.


El paso del máximo de las 12 de la mañana al de las 10 de la noche se suele producir a través de un valle que coincide con las 3 o 4 de la tarde cuando estamos comiendo, no trabajamos, es de día, no hay que encender la luz y muchos están en los atascos volviendo a sus casas y sin consumir electricidad.


Para cubrir esta demanda las centrales eléctricas se clasifican por su flexibilidad a “encenderse” o “apagarse”, así las nucleares son las mas rígidas porque la reacción nuclear que se produce en sus reactores no se puede parar ni avivar, también rígidas pero de una producción casi testimonial, aunque todo suma, son las centrales hidroeléctricas continuas asociadas a arroyos de alta montaña donde el caudal del propio arroyo mueve las turbinas que producen la energía eléctrica, son realmente como los antiguos molinos.


Los modernos molinos o aerogeneradores que vemos desde las carreteras, son flexibles en su desconexión puesto que se pueden dejar las hélices en un giro loco sin conexión al generador, pero dependen  su funcionamiento de que haya viento suficiente por lo cual son secundarias y complementarias, colaboran pero según sople o no el viento.


Las centrales que sirven para regular el camino del mínimo consumo al máximo son las térmicas en las que se quema carbón, fuel o gas para producir el vapor que mueva las turbinas, para esto se aumenta o disminuye la potencia de las calderas.


Y las estrellas de la regulación son las centrales hidroeléctricas de salto de agua, donde para producir electricidad solo hay que “abrir” o “cerrar” el grifo del embalse.


De todo esto se deduce que nucleares no gracias, es pura utopia, las energías alternativas son complementarias pero en la sociedad industrial en la que vivimos, las nucleares y las térmicas son imprescindibles, sino  tendríamos que volver a las velas o a las antorchas de la edad media.


La curva de demanda y consumo diaria se puede ver en el siguiente enlace de REE.


https://demanda.ree.es/demanda.html

El camino de la utopía eléctrica, del carbón y el uranio al helio.

Para generar la energía eléctrica que consumimos hay dos grandes grupos de centrales de generación eléctrica : las de energías renovables y las de que utilizan algún combustible que se consume y que por tanto algún día se acabarán, además de generar residuos de diversa toxicidad.

La gran esperanza de la humanidad es otro tipo de generación eléctrica la fusión. Todavía experimental pero con un gran proyecto para hacerla comercial en 10 años.

Todas las formas de generación eléctrica resuelven el mimo problema de fabricar electricidad, que consiste básicamente en conseguir que una turbina de vueltas, para que a su vez con el mismo eje de giro, un núcleo de acero de vueltas dentro del campo magnético de una bobina de cobre de forma que se induce en otro circuito una corriente eléctrica que pasa a la red eléctrica de distribución formada por las torres y líneas de alta tensión.

La clave, pues, para fabricar electricidad es conseguir algo que de vueltas, lo más intuitivo es el viento y el agua para mover esa turbina, así tenemos los grandes parques eólicos que se han instalado en los últimos años en España en los que cada molino es una turbina adosada a su propio generador , es una energía muy rentable ya que no hay combustible y el viento es inagotable.

Semejantes son las antiguas centrales hidráulicas que encontramos en los cursos altos de los ríos que igual que en los viejos molinos, el caudal del curso del agua mueve la turbina o la noria que tiene eje común con el generador.

Un paso más sofisticado son las centrales hidráulicas de salto de agua, que requieren una presa para embalsar el agua que debido al desnivel tiene la energía necesaria para que “al abrir el grifo” pase el agua por la turbina moviendo las aspas y transmitiendo el giro al eje del generador.

Esta energía es la de mayor calidad de gestión en el sistema eléctrico de un país ya que cubre los momentos punta de demanda, en los que se van “abriendo grifos” para cubrir la demanda instantánea.

La gran diferencia de estas últimas respecto de las dos primeras es que el viento no sopla cuando nosotros queremos, ni el cauce del río se puede parar o poner en marcha a los pies del molino, pero el deposito que constituye una presa con su embalse si se abre “ su grifo” cuando nosotros queremos.

Esto último se completa en las centrales hidráulicas reversibles, en las que durante la noche y usando la electricidad generada por el resto de centrales que no se pueden apagar, se bombea el agua de un embalse inferior a otro superior para que otra vez el agua tenga la energía que le da la altura y que luego transforma en energía cinética con velocidad al mover las turbinas.

Más anecdótico pero basado en el mismo principio físico es la energía que se produce con el desnivel que gana el agua del mar al subir la marea, el agua que se confina en estanques durante la pleamar y se hace pasar por turbinas en bajamar hasta consumir el desnivel.

Todos estos sistemas de producir movimiento son renovables y de contaminación nula, pero insuficientes para cubrir la demanda eléctrica de un país.

Por ello surgen las centrales térmicas de combustibles fósiles: carbón , gasóleo derivado del petróleo o gas natural . Todas centrales tienen un funcionamiento común, quemar por combustión los combustibles para generar vapor de agua que en su movimiento ascensional mueva las turbinas que como siempre estarán conectadas al generador, después este vapor se enfría con agua de otro circuito secundario independiente y vuelve a convertirse en agua que nuevamente se calienta en el circuito primario para convertirse de nuevo en vapor para mover las turbinas.

Estas centrales contaminan por los gases que se producen en la combustión , dióxido de carbono y el peligroso monóxido de azufre que combinado con el agua de la atmósfera produce la lluvia ácida en la que se precipita ácido sulfúrico a la tierra.

No hay que confundir esto con el aparente humo que se ve a veces en las centrales térmicas que es sin embargo el vapor del circuito secundario de agua al enfriar el vapor del primario, lo que si es perjudicial para el ecosistema del río próximo a la central ya que el agua que se toma del río para este circuito secundario se devuelve al río a mayor temperatura que se tomo.

En las centrales nucleares se sustituye la combustión por la desintegración atómica del uranio que proporciona el calor equivalente al de la combustión en las centrales térmicas para producir el vapor del circuito primario de agua que mueve las turbinas.

El problema de las nucleares son los residuos radiactivos que genera la desintegración del uranio, y que son llevados a cementerios nucleares que nadie quiere, o tirados al fondo del océano, en las zonas más profundas como se hacía en décadas pasadas. Además esta el riesgo de averías que producen fugas debido a terremotos o atentados.

Tanto las centrales térmicas como las nucleares, además de contaminar, tienen en común la rigidez de su gestión, el reactor nuclear no se puede apagar como el “grifo” de la central hidráulica y los hornos de las térmicas no se pueden bajar mucho su temperatura porque se gastaría mucho combustible en volver a subirla, bajando su rentabilidad.

La gran esperanza es la energía de fusión en la que a partir del hidrógeno del agua, y en concreto de dos isotopos del hidrógeno, el deuterio y el tritio, se formaría el siguiente elemento químico al hidrógeno, el gas helio, inerte, no contaminante, y usado por ejemplo para inflar los globos infantiles en las ferias.

La reacción por la que pasa el hidrógeno a helio produce mucho calor, calor que calentaría el vapor para mover las omnipresentes turbinas.

El problema es conseguir el aislamiento térmico del “horno” donde se produce esa reacción, mi grata sorpresa es la noticia que oí hace unos días que anunciaba la construcción de un proyecto internacional en Marsella, donde se iba a construir utilizando gigantescas bobinas que producirían campos magnéticos concéntricos que harían la función de aislante térmico como la protección de un gigantesco microondas.

El tamaño de las bobinas, la mitad fabricadas en Europa y la mitad en Japón exigía la construcción de nuevas carreteras y puentes para resolver el transporte.

En la noticia decían que la energía eléctrica producida sería 10 veces la energía suministrada, que se haría con energías renovables desapareciendo las térmicas y nucleares.

Parece por tanto que la gran utopía eléctrica esta próxima a ser realidad, en la noticia daban un plazo de diez años, entonces habremos llegado al futuro.