Análisis Eléctrico de "La Hora del Planeta"

En estos días estuve "cocinando" este post. Empezemos a analizar los resultados de la campaña "La Hora del Planeta", con una mirada de electricistas.
En el Perú existe un Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN) operado por las empresas generadoras de electricidad para hacer el despacho de la energía de forma coordinada y económica, agrupados en el Comité de Operación Económica del Sistema Interconectado Nacional COES SINAC. Casi toda la información que presento y analizo es de la fuente del COES SINAC, institución invadida por profesionales de la UNI (más del 90% fácilmente); ingresar a trabajar o practicar ahi no es fácil, dicen que solo los mejores estudiantes y egresados son aceptados, yo lo creo.

Bueno, existe también un sistema eléctrico aislado importante en todo el oriente, controlado por la estatal Electro Oriente S.A., pero no lo incluyo en el análisis porque no tengo nada de información sobre su operación y porque su potencia instalada (alrededor de 120MW) es muy pequeña respecto a la potencia instalada del SEIN (alrededor de 6000MW). Su comportamiento, imagino, solo seguirá la tendencia aquí presentada, con sus particularidades claro. En la explicación me compliqué un poco porque sé que no todos son electricistas y habría que presentar algo de la base física, matemática y eléctrica sobre lo que quiero afirmar. Tuve que revisar mucho material de mis cursos y entender la monumental cantidad de tablas de números acerca del comportamiento real y dinámico de nuestro sistemas eléctrico. Se hace camino al andar dicen, yo lo comprobé una vez más, espero lograr motivar en alguito para que estudiemos con más dedicación y disciplina. TODOS LOS CURSOS SIRVEN.

LA EXPLICACIÓN TEÓRICA DE LA RELACIÓN DIRECTA ENTRE LA POTENCIA ACTIVA Y LA FRECUENCIA:

Esto se puede analizar a partir de las centrales eléctricas del SEIN cuyo núcleo vital son las máquinas síncronas que funcionan como generadores de energía eléctrica alterna a partir del uso de una energía primaria (agua, carbón, gas, petróleo, diesel, etc.) que es transformada en mecánica con las turbinas. Presento una breve explicación, no tan rigurosa pero entendible, sobre el comportamiento del sistema a partir de la observación de la frecuencia del mismo, y también de la potencia. Como no hay tiempo para estar preparando archivos en latex preferí hacer el trabajo en una hoja a mano y luego escanearlo.
Imaginemos a todos los consumidores de energía del SEIN como una sola gran carga eléctrica, y pensar a todos los generadores como una gran máquina eléctrica representiva, en esta máquina se hará el análisis. A continuación el material:

Ver un material de cuando llevé Potencia II:

Concluímos:

1°) Si aumentan las centrales eléctricas en operación, aumenta la potencia que proporciona al sistema nuestra gran "máquina representativa" (Pm). En la expresión final de la hoja podemos verificar que el valor de Wr crecerá positivamente, osea que la frecuancia del sistema aumentará en su valor. Si dejan de operar centrales por algún evento o programa, ocurrirá lo contrario, la frecuencia caerá.

2°) Ahora; si aumenta la cantidad de carga, osea se eleva el uso de energía eléctrica (por ejemplo todo mundo prende sus luces y empiezan a funcionar las fábricas y minas), entonces el valor de la potencia eléctromagnética (Pe) se eleva. De la expresión diferencial podemos intuir que Wr variará de manera más lenta y caerá. Pero si la carga empieza a caer, se consume menos energía (como en la Hora del Planeta), entonces la frecuencia aumentará inevitablemente su valor.

EN EL CASO DE LA FRECUENCIA:

Me tardé una semana en presentar este post porque quería recoger los datos del comportamiento de la frecuencia (del Scada del COES on line, imagen de arriba), una por una, cada dos minutos del sábado 4 de abril, para tener una comparación con el otro sábado del día de la campaña. No me sirvió de mucho ya que no presenta le tendencia que yo quería mostrar: Como la carga es mayor en el sábado de referencia (4 de abril), entonces los valores de frecuencia serían menores, pero este comportamiento se notó solo por momentos. El gráfico empieza a las 20:34 horas ya que me había quedado dormido y no tomé datos desde el inicio oficial de la campaña.Veamos:

Ahora presento dos cuadros del Informe de Evaluación de la Operación Diaria del COES SINAC. Observamos la distribución de las frecuencias en el sistema. En el caso del gráfico de la derecha (sábado 28 de marzo, Hora del Planeta) vemos que se produjeron por más tiempo valores de frecuencia mayores respecto al segundo gráfico (del día sábado 21 de marzo, un sábado común), esto significa que aparece una brecha entre potencia consumida de "un sábado normal" y potencia consumida del "sábado de la campaña", siendo la potencia en este último menor obviamente; pero todavía no sabemos de cuánto de potencia estamos hablando.

EN EL CASO DE LA POTENCIA ACTIVA:

Aquí ya podemos observar la magnitud de potencia que no se utilizó respecto a la programación normal y reprogramación que hizo COES. Estas programaciones que hace el COES se elabora un día antes, y las reprogramaciones se hacen incluso el mismo día de la ejecución, en nuestro caso la reprogramación (se nota) empezó a las 13:00 horas del día en cuestión.

Comparemos con el comportamiento de un sábado cualquiera, en este caso veamos los resultados del 14 de marzo. Las diferencias se notan claramente entre las 20:30 h y 21:30 h.

Uno de mis profesores me comentó que la caída en la frecuencia de 0.2Hz implica la pérdida de 70MW en generación aproximadamente.

SOBRE LOS RESULTADOS DE LA OPERACIÓN EN AQUEL DÍA:

- Esta campaña logró reducir el consumo de energía a niveles muy importantes. Del Informe Diario de Coordinación de la Operación del Sistema del COES recojemos: "Debido a la iniciativa “LA HORA DEL PLANETA”, se registró menor demanda en el SEIN. A las 20:00 h se registró aproximadamente una disminución de demanda de 130 MW. A las 20:30 h se registró aproximadamente una disminución de demanda de 350 MW. A las 21:00 h se registró aproximadamente una disminución de demanda de 580 MW. A las 21:30 h se registró aproximadamente una disminución de demanda de 430 MW. A las 22:00 h se registró aproximadamente una disminución de demanda de 150 MW. Dichas variaciones de demanda son respecto a la demanda de un sábado normal." Tenemos que la mayor diferencia entre lo programado y ejecutado se dió a las 21:00 horas; estamos hablando de 580MW que no requirió el sistema, algo de 1.6 Hz más de frecuencia a esa hora respecto a lo normal (siguiendo la regla práctica mencionada arriba). Para tener una idea: Mantaro (la central más grande del Perú) iba a operar con 660MW aquel día.

- El promedio del Costo Marginal fue de 4.22 S/. /MWh mayor que el de la sábado pasado. Este valor es un elemento vital en el establecimiento de las tarifas eléctricas que proporciona OSINERGMIN. Si me preguntan por qué es mayor a pesar de la campaña, no tengo elementos para responder, haría falta mucho más información del sistema y del mercado que un estudiante de antegrado como yo no tiene. Además, estamos hablando de un solo día (y la campaña tan solo de 1 hora), según veo de "los números" la central que "marginó" por mayor tiempo en ese día fue Cañón del Pato (Ancash) y la central que impuso el mayor valor fue ILO2 TV1 Carbón con 215.01 S/./MWh.

- Del Informe de Evaluación de la Operación Diaria se lee: "El costo total de la operación ejecutado fue S/. 1 639 923 y resultó S/. 218 234 (15.35 %) mayor que el correspondiente al sábado de la semana pasada." ¿Por qué? Pregunta para los profesores.

FINALMENTE:

Por supuesto que afirmar "hemos contribuído a la reducción del Calentamiento Global" es una frase un poco atrevida y no la asumo en mi forma de pensar. De lo que sí estoy seguro es que se ha conseguido:

- Pagar algo menos en los recibos de luz del mes de marzo.

- Se ha "quemado" menos combustibles fósiles (carbón, petróleo, etc.) y hemos contribuído menos al efecto invernadero, por tanto reducido nuestro aporte al calentamiento global. Muchos dicen que el cambio climático es irreversible, inevitable; en ese peor caso de todas maneras los humanos hemos contribuído menos a este calentamiento global.
- Aliviar un poquito al sistema mismo que funciona con reservas de potencia insuficientes; y también porque el SEIN es un sistema eléctrico muy débil y propenso a eventos y fallas de manera permanente.

Para más información ver el Blog Actualidad Energética donde se comenta algo más sobre este aspecto de "La Hora del Planeta" o también ver la web oficial de los promotores de esta campaña a nivel mundial: http://www.earthhourus.org/es/.

Perdón por publicarlo el 6 y no el 5 de abril como quería, esque estaba recordando al chino rata y su autogolpe de 1992. Eso es todo, quiero dormir.

Saludos.

Reitero: Toda la información de los cuadros corresponde a los reportes diarios del COES.