El Sistema Eléctrico Infraestructura de Alta y Muy Alta Tensión y la Gestión de Recursos asociados CONTENIDO 1. Distribución de la electricidad. Recursos energéticos. 2. Normativa de referencia. 3. Actividades en libre competencia y actividades reguladas. 4. El régimen económico del sistema eléctrico. Redes de transporte y distribución. Distribución eléctrica. Transporte. Generación eléctrica. Energías renovables y cogeneración. Comercialización. 5. Bibliografía. El Sistema Eléctrico | 3 Distribución de la electricidad Se entiende la energía como la capacidad de un cuerpo o sustancia para realizar un trabajo. En términos técnicotecnológicos y económicos, se la puede considerar un recurso susceptible de manipulación y transformación, capaz de realizar un trabajo. Por lo cual tiene utilidad transformándose para uso industrial y, por ende, ganando un sentido económico. Como se sabe, la energía ni se crea ni se destruye. El problema es que una vez transformada, el proceso no es reversible y por tanto, es imposible obtener más rendimiento y trabajo del recurso natural más allá de lo que ya se obtiene. Otro dato a tener en cuenta es que la contaminación es inevitable, aunque sí se puede tratar de minimizarla al máximo. [1] Recursos energéticos Los recursos energéticos describen la cantidad de recursos naturales que son capaces de realizar un trabajo. Uno de esos recursos es la energía eléctrica. Parámetros de la energía eléctrica • • • • Tensión: se mide en voltios y sus múltiplos. Intensidad: se mide en amperios y sus múltiplos. Potencia eléctrica: se mide en Watios. Energía consumida/producida: se mide en watios-Hora. También están sus múltiplos, kilovoltios (kV), kiloamperios (kA), kilovatios (kW), gigavatios (GW), gigavatios-hora (GWh), etc. La electricidad se puede considerar una fuente de energía limpia, ya que no se ve, no se huele y no se oye. La energía eléctrica se obtiene desde fuentes de energía primarias, como son: nuclear, agua, biomasa, combustibles fósiles, sol y viento, mediante un proceso de transformación. Luego, la electricidad puede ser transportada desde los puntos donde se produce hasta los puntos de consumo, por medio de las líneas eléctricas tanto aéreas como subterráneas. La electricidad debe ser considerada, más que como un servicio, una necesidad básica, ya que actualmente es la energía que mueve la sociedad. Sin embargo, el mayor problema que presenta la energía eléctrica es que no se puede almacenar en grandes cantidades. Esto hace que deba ser consumida desde el mismo momento en el que se produce, provocando que su generación deba ser continua e ininterrumpida. Esta continuidad es la base del circuito eléctrico, el cual no puede ser interrumpido debido a la gran cantidad de servicios que dependen de la electricidad. El suministro y consumo eléctrico son dos procesos con una gran complejidad, debido a que deben ir coordinados. Si se interrumpe la generación, se interrumpe el consumo. La circuitería eléctrica está formada por una gran cantidad de fuentes de energía primaria que generan electricidad en multitud de centrales productoras, las líneas de transporte y distribución, la transformación para poder llevar la electricidad hasta sus consumidores finales, maquinaria eléctrica, fábricas, viviendas, sistemas de gestión y control, comercios, etc. Todos ellos deben estar interconectados y sincronizados de tal manera que no se produzcan fallos ni interrupciones del servicio eléctrico. Es por ello que al Sistema eléctrico se puede considerar “la mayor máquina construida por la capacidad de invención del hombre”. [2] Los índices de consumo eléctrico son uno de los elementos más clarificadores del desarrollo industrial de un país, los cuales crecen de manera paralela a los índices de crecimiento del PIB. El consumo per cápita de electricidad es un signo del desarrollo de la sociedad de un país, ya que una electrificación elevada supone un mejor y mayor nivel de bienestar. El Sistema Eléctrico | 4 Figura 1. Esquema básico del Sistema Eléctrico. [4] Algunos países con gran crecimiento económico han privatizado y liberalizado el sector eléctrico para atraer capital privado e internacional. Con ello, pretenden financiar las cuantiosas inversiones que exige el continuo crecimiento del consumo de electricidad. Si no se consigue desarrollar el suministro eléctrico, se retrasan y devalúa el desarrollo social y económico del país. [3] Se presenta una breve descripción de cada una de las etapas que forman parte de dicho sistema, visibles gráficamente en la (Figura 1), dada la amplitud del concepto de sistema eléctrico Concepto de sistema eléctrico • Centrales eléctricas generadoras: la energía eléctrica se produce a partir de diferentes tipos de energías primarias (carbón, viento, gas, sol, agua, combustible nuclear, etc.), a través de un proceso de transformación que da origen a diferentes tipos de plantas productoras, como son las centrales térmicas, eólicas, hidroeléctricas, solares, nucleares, etc. Cada técnica cuenta con ventajas y desventajas. A modo de ejemplo, las renovables son energías que mitigan el daño y ayudan a proteger el medio ambiente sin necesidad de emitir gases de efecto invernadero, pero tienen una funcionalidad intermitente (como consecuencia de las características de las fuentes renovables) y son poco flexibles. Por su parte, las centrales de ciclo combinado aportan soluciones rápidas en estas situaciones, pero expulsan CO2. Las centrales nucleares aportan gran seguridad de servicio y se utilizan como centrales de base; presentan el problema de que exigen un nivel de seguridad mucho más elevado que otros tipos de centrales. • Estaciones transformadoras elevadoras: situadas a la salida de las centrales generadoras. Su función es elevar la tensión de salida de dichas centrales a un valor de tensión adecuado para el transporte a alta tensión de la energía eléctrica. • Redes de transporte: son las líneas de suministro eléctrico que unen las estaciones elevadoras transformadoras de las centrales eléctricas con las subestaciones reductoras transformadoras. Se encargan de realizar el transporte de energía a alta tensión y a larga distancia (normalmente entre 220 y 400 kV). La conectividad de las redes de transporte se desarrolla tanto dentro de los países, como en las interconexiones interconexiones entre los mismos, y permite el planteamiento de mercados eléctricos de dimensión regional o internacional. Este sistema de transporte era más o menos paralelo a la generación y la demanda hace años. Aunque el crecimiento en la actualidad no se cumple. En los países industrializados, la construcción de nuevas líneas eléctricas es un proceso largo y complejo. Los requisitos medioambientales dificultan la construcción de nuevas líneas y la obtención de los permisos necesarios se demora un tiempo incierto e indefinido. Por lo tanto, las redes de transporte no deben planificarse de forma definitiva para quedar invariables. En el futuro, deben desarrollarse a lo largo de los años. El problema técnico y económico es determinar dónde se sitúa la estación generadora y la distancia de transporte. El Sistema Eléctrico | 5 • Subestaciones transformadoras reductoras: cumplen tres funciones principales: interconexión de los centros de todas las líneas entre sí; son los centros de transformación en donde se instalan los elementos de protección; y maniobra del sistema desde donde se alimentan las líneas de distribución que llegan hasta el consumo. El equipo eléctrico más significativo es el trasformador, encargado de reducir los niveles de tensión a unos valores adecuados para el reparto de la energía eléctrica en las cercanías de los grandes núcleos de consumo. • Redes de distribución: son las líneas eléctricas las que aproximan la electricidad a los grandes centros de consumo (ciudades o instalaciones industriales de cierta importancia). Normalmente, los valores de tensión abarcan valores desde 13.8 hasta 132 kV. Esta red tiene una dimensión de varios miles de veces mayor que la red de transporte y, en algunos países industrializados, se incluye dentro de las actividades reguladas. Por ende, en este caso, son las empresas eléctricas las que invierten en esta actividad. Al liberalizarse el mercado, se ha conseguido impedir que las empresas distribuidoras sean las mismas empresas que las encargadas de la comercialización. • Centros de transformación: transforman los niveles de media tensión de la red de distribución a rangos aptos para el consumo en baja tensión. Dependiendo de la hora del día, del día de la semana, época del año, país, etc., el consumo puede ser muy variable. Los centros de transformación pertenecen a la compañía eléctrica distribuidora, aunque si el cliente se conecta en media tensión, dicho centro de transformación normalmente es de su propiedad. Los valores de salida de estos centros suelen ser 220/125 V en América y de 400/230 V en Europa. La necesidad de enviar la energía eléctrica y generar a través de una red eléctrica lleva asociado que, en el proceso, se pierda parte de esa energía. Esta estructura de los sistemas eléctricos se ha mantenido prácticamente sin alterar desde mediados del siglo pasado. Actualmente, se encuentra inmersa en un proceso de cambio, provocado por la introducción, en un grado creciente, de pequeñas centrales de generación, ubicadas cerca del consumo. La producción está distribuida cerca de los puntos de consumo y se conecta directamente a la red de distribución. La generación de electricidad mediante instalaciones, año a año y de manera creciente, de generación distribuida está sustituyendo y/o complementando a la generada en las grandes centrales de generación. Normativa de referencia Las demandas nacionales de electricidad actuales promueven unas necesidades de interconexión de las redes eléctricas internacionales. Es por ello que se han propuesto y llevado a cabo la creación de legislaciones internacionales. Prueba de ello son los Tratados de la Unión Europea que intentan llevar a cabo los siguientes objetivos: - Funcionamiento con garantía del mercado de la energía. - El abastecimiento seguro del suministro eléctrico dentro de la Unión. - Promover el ahorro energético, la eficiencia energética y el desarrollo de fuentes de energía renovables y nuevas. - Dar prioridad a la interconexión de las redes eléctricas nacionales. Es por ello que la normativa europea, actualmente, está siendo una referencia a nivel mundial, la cual tiene una gran repercusión en el funcionamiento del sector eléctrico. En adelante se describirá la mencionada normativa, la mencionada normativa, agrupándola por temas generales grandes. [5] La actividad de generación eléctrica se liberaliza a través de su instalación. Esto se hace con base a un mercado mayorista que se rige por el principio de la oferta y la demanda (generadores, comercializadores y consumidores finales). El usuario final puede elegir sin restricciones entre las distintas ofertas que se ofrecen en el mercado y en las actividades de redes, si están sujetas a regulación y sometidas al libre acceso de terceros a la red. El Sistema Eléctrico | 6 Debido a la necesidad de aumentar el intercambio energético entre los países de la Unión Europea, se publicó para el comercio transfronterizo de electricidad un reglamento de acceso a las interconexiones. Actividades en libre competencia y actividades reguladas El transporte y distribución de las redes eléctricas (la explotación concretamente) suelen tener un carácter de monopolio natural debido a que están limitadas por significativas economías de escala, lo cual suele provocar la ineficiencia de introducir competencia en estas actividades. Es imperativo, dentro de las empresas eléctricas, separar, desde un principio contable y jurídico, las actividades reguladas (distribución y transporte), sometidas a un régimen de funcionamiento y económico regulado, de las actividades liberalizadas (comercialización y generación). Estas últimas las desarrollan los operadores en régimen de libre competencia sometidas a las leyes de la oferta y la demanda. Como ejemplo, se suele tomar la legislación española, en la cual se definen claramente las funciones de los diferentes agentes que participan en el sector eléctrico. [5] • Productores de energía eléctrica Personas físicas o jurídicas cuya función es generar la energía eléctrica, incluyendo la operación, construcción y mantenimiento de las centrales de producción son consideradas productores. La autoproducción de energía eléctrica para consumo propio no está incluida. • Transportista Sociedad mercantil cuyo cometido es el transporte de la energía eléctrica, incluyendo la maniobra, mantenimiento y construcción de las instalaciones de transporte. • Distribuidores Sociedades cooperativas de consumidores, usuarios y sociedades mercantiles cuya función es la distribución de energía eléctrica. Incluye la operación, construcción y mantenimiento de las instalaciones de distribución junto a la función de situarlas en los centros de consumo. • Comercializadores Sociedades cooperativas de consumidores, usuarios y sociedades mercantiles cuya función consiste en el acceso a las redes de transporte o distribución, donde adquieren la electricidad para su venta a los consumidores finales, para realizar operaciones internacionales de intercambio o a otros sujetos del sistema. El Sistema Eléctrico | 7 Figura 2. Descripción de la organización de un sistema eléctrico liberalizado. [6] • Consumidores Personas físicas o jurídicas que adquieren la energía eléctrica para consumo propio. Si la adquisición es directamente en el mercado de producción, se les denomina consumidores directos en mercado. El régimen económico del sistema eléctrico • Gestores de carga del sistema Sociedades mercantiles habilitadas para la reventa de electricidad, aun siendo consumidores, para actividades de recarga energética. Realizan la actividad de suministro de energía para recarga de vehículos eléctricos. Las actividades de redes deben retribuir a las empresas reguladas una garantía razonable de poder percibir un importe que asegure la rentabilidad sobre el capital invertido y el derecho a recuperar los costes en los que se haya incurrido. • Operador de mercado Agente que lleva a cabo las gestiones del mercado eléctrico. • Operador del sistema Su principal función es realizar las funciones relacionadas a nivel de la operación técnica del sistema eléctrico. Debe garantizar la seguridad y continuidad del suministro eléctrico y asegurarse de que la coordinación de los sistemas de transporte y producción se efectúe de forma correcta. (Figura 2) Redes de transporte y distribución Distribución eléctrica Una retribución base debe ser establecida para las actividades de distribución en las empresas distribuidoras. Durante el tiempo estimado del período regulatorio, la retribución evoluciona con base a las inversiones que se han realizado y debido al aumento de actividad a la que se enfrenta cada una de estas empresas individualmente. El Sistema Eléctrico | 8 100 % consumidores en el mercado liberalizado % consumo en el mercado liberalizado 80 60 40 20 0 Figura 3. Evolución de la proporción del consumo total y del número de consumidores en el mercado libre. [4] Transporte Comercialización La regulación afecta a la retribución de las actividades de transporte de electricidad. Se retribuye a estas instalaciones con base a costes unitarios estandarizados de explotación (estructura, mantenimiento y operación) y de inversión. Para ello, se fija una determinada retribución para el capital invertido. Los comercializadores interactúan en el mercado eléctrico, el cual es libre, y pueden comprar energía eléctrica a precios mayoristas y posteriormente venderla a los consumidores a precios pactados por ambas partes libremente. Estos precios deben incluir un margen por los servicios prestados. (Figura 3) Generación eléctrica Bibliografía Los productores de electricidad se incluyen en el régimen ordinario y la percepción de sus ingresos está basada en la venta de los precios que se fijan en los mercados a plazo y spot de la electricidad. A ello se debe incluir los servicios de ajuste (energía terciaria y secundaria, gestión de desvíos, banda secundaria, resolución de restricciones técnicas, etc.) y algunos complementos que sí se encuentran regulados (como por ejemplo, actualmente, el incentivo a la inversión). Energías renovables y cogeneración Los productores de este nivel disfrutan de un régimen jurídico y económico distinto al del resto de productores. Estos productores tienen la elección de verter a la red su producción y conseguir, a cambio, una tarifa regulada, o por el contrario, venderla y ofertarla en el mercado (este es un caso especial, ya que deben hacerlo a través de un representante), con lo cual obtienen una retribución del mercado a la que se añade una prima fijada por la Administración Pública. La Administración fija unos precios que se actualizan periódicamente para las tarifas reguladas y las primas que las acompañan. [1] R. Caballero Sánchez. Infraestructuras en red y liberación de servicios públicos. Madrid: Instituto Nacional de Administración Pública, 2003. [2] J. Gimeno Feliú. El sector Eléctrico como Servicio Público. Madrid: Civitas, 2016. [3] J. Trillo-Figueroa Martínez-Conde y F. López-Jurado Escribano. La Regulación del Sector Eléctrico. Madrid: Civitas, 2017. [4] Energía y Sociedad. (2020, Junio 25). Electricidad -Aspectos básicos de la electricidad. [Online]. Disponible en: http://www.energiaysociedad. es/manenergia/1-1-aspectos-basicos-de-laelectricidad/. [5] J. Fabra Utray. ¿Liberalización o Regulación? Un mercado para la electricidad. Madrid: Marcial Pons. 2004 [6] Energía y Sociedad. (2020, Junio 25). Electricidad - Garantía de suministro y planificación de las infraestructuras. [Online]. Disponible en: http://www. energiaysociedad.es/manenergia/2-4-garantia-desuministro-y-planificacion-de-las-infraestructuras/.
