Transporte de electricidad: mover energía por el espacio en vez del tiempo
El transporte es la parte menos visible del sistema energético y una de las más determinantes. Es también aquella en la que la restricción decisiva casi nunca es técnica. La ingeniería se entiende desde hace un siglo; lo que la limita son los permisos, el suelo y el hecho de que nadie quiere una torre cerca.
Por qué la tensión es tan alta
La potencia perdida como calor en un conductor es la corriente al cuadrado por la resistencia. Como la potencia entregada es tensión por corriente, la misma potencia puede enviarse con tensión alta y corriente baja o al revés, y como el término de pérdida va con el cuadrado de la corriente, la opción de alta tensión gana por un margen enorme. Multiplicar la tensión por diez divide la corriente por diez y las pérdidas por cien.
Esa única relación construyó la red tal como es. Los generadores producen a unos 20 kilovoltios, los transformadores elevan eso a 400 o 765 kilovoltios para el transporte de larga distancia, y una cascada de subestaciones lo devuelve a 230 voltios en el enchufe. El transformador, que solo funciona con corriente alterna, es la razón de que la alterna ganara la discusión en la década de 1890.
Las líneas modernas de alta tensión pierden entre el 2 y el 3 por ciento por cada 1.000 kilómetros. El conjunto de una red nacional, transporte y distribución juntos, suele perder del 5 al 10 por ciento entre generador y consumidor, una cifra notablemente baja para mover energía a través de un país y que con frecuencia se supone mucho mayor.
Hay un límite a la distancia útil de la corriente alterna. Un cable largo se comporta como un condensador que se carga y descarga 50 o 60 veces por segundo, y la corriente que hace eso consume capacidad del conductor sin entregar nada. Las líneas aéreas llegan a varios centenares de kilómetros. Los cables submarinos, donde el agua de mar circundante multiplica la capacidad, topan con el muro hacia los 80 kilómetros.
Qué cambia la HVDC
La corriente continua no tiene ciclos, así que no hay carga repetida de la capacidad del cable ni límite de distancia por esa causa. Las pérdidas bajan a cerca del 3 por ciento por 1.000 kilómetros frente al 6-8 de la alterna comparable, y el propio cable transporta más potencia porque no hay componente reactiva.
El coste está en los extremos. Las estaciones convertidoras, que pasan de alterna a continua y de vuelta, son caras -cientos de millones en un enlace grande-, de modo que la HVDC solo compensa por encima de un umbral de unos 600 a 800 kilómetros en línea aérea, o de 50 a 80 en submarino. Por debajo gana la corriente alterna corriente.
Por encima, la HVDC lo transforma todo. China ha construido enlaces de más de 3.000 kilómetros que transportan 12 gigavatios, llevando hidroeléctrica y eólica del oeste a las ciudades costeras. El Mar del Norte se está cableando progresivamente con HVDC submarina que conecta parques eólicos marinos con varios países a la vez, de modo que un mismo parque puede vender al mercado que lo necesite.
Otra ventaja es el control. Una interconexión en alterna ata dos redes en sincronismo, así que una perturbación en una se propaga a la otra. Un enlace HVDC transfiere potencia sin ese acoplamiento y su flujo se fija electrónicamente en vez de por la física, lo que permite al operador decidir exactamente cuánta potencia va adónde. Por eso la HVDC une redes que funcionan a frecuencias distintas y se usa cada vez más para añadir controlabilidad dentro de una misma red.
El transporte como alternativa al almacenamiento
La comparación que importa en una red renovable es la del cable frente a la batería. Ambos resuelven el mismo desajuste, y lo hacen por ejes distintos: el almacenamiento traslada energía de una hora a otra, el transporte la traslada de un lugar a otro.
Que el transporte resulte a menudo más barato tiene razones estadísticas. El viento en dos emplazamientos separados cincuenta kilómetros está muy correlacionado; a mil kilómetros, apenas. La producción agregada de un continente es por tanto mucho más suave que la de cualquier parque individual, con menos valles profundos y menos puntas vertidas. Cada megavatio-hora que una línea lleva de una región ventosa a una en calma es un megavatio-hora que no hubo que almacenar.
La solar añade una segunda dimensión. Una red que abarca varios husos horarios ve su punta solar repartida en más horas, y un enlace este-oeste permite que la generación matinal de una región cubra la demanda del desayuno en otra. Europa y China lo aprovechan; Estados Unidos, cuya red se divide en tres interconexiones débilmente unidas, en gran medida no.
Nada de esto elimina la necesidad de almacenamiento, porque una semana oscura y sin viento a escala continental es un suceso real en invierno. Reduce cuánto almacenamiento hace falta, y eso importa porque el almacenamiento es la parte cara. Los estudios de sistemas con alta penetración renovable encuentran de forma consistente que restringir el transporte eleva bastante el coste total, y que las configuraciones más baratas construyen ambos.
Por qué no se construye
Los problemas técnicos del transporte se resolvieron hace décadas. El obstáculo es que una línea cruza terrenos de personas que no obtienen beneficio alguno de ella, y los ordenamientos de la mayoría de las democracias dan a esas personas capacidad de oponerse largamente.
Los grandes proyectos de transporte tardan habitualmente de 10 a 15 años desde la propuesta hasta la puesta en tensión, y la gran mayoría de ese tiempo es consulta, evaluación ambiental y litigio, no obra. Los corredores norte-sur de Alemania, pensados para llevar el viento del Báltico a la industria bávara, se retrasaron sustancialmente y luego se soterraron en parte a un coste varias veces mayor, precisamente para reducir la oposición.
El reparto de costes lo agrava. Una línea beneficia a la región exportadora, a la importadora y al sistema en proporciones genuinamente difíciles de calcular y que los reguladores deben zanjar antes de construir. Las líneas transfronterizas añaden la dificultad de que el beneficio y la torre pueden caer en países distintos.
La consecuencia se ve en las estadísticas. Los vertidos -generación renovable desconectada porque la red no puede evacuarla- han subido con fuerza allí donde se construyó generación más rápido que cables. Es energía ya pagada y después descartada, y es el coste medible más claro de no construir suficiente red. Es también la razón de que la inversión en redes se haya convertido en la restricción decisiva del despliegue renovable en varios países, por delante del coste de la propia generación.
Preguntas frecuentes
¿Por qué se transporta la electricidad en alta tensión?
Porque las pérdidas van con el cuadrado de la corriente. Para una potencia dada, subir la tensión baja la corriente en la misma proporción, así que diez veces más tensión significa cien veces menos pérdida. Los transformadores elevan la salida del generador a 400 o 765 kilovoltios para largas distancias y la reducen para los consumidores, y por eso la corriente alterna se impuso.
¿Qué es la HVDC y cuándo se usa?
Corriente continua en alta tensión. Pierde cerca del 3 por ciento por 1.000 kilómetros frente al 6-8 de la alterna y no tiene límite de distancia por capacidad de cable. Las estaciones convertidoras de cada extremo son caras, así que compensa por encima de unos 600 a 800 kilómetros en aérea o de 50 a 80 en submarina.
¿Cuánta electricidad se pierde en la red?
Normalmente entre el 5 y el 10 por ciento entre generador y consumidor, sumando transporte y distribución. Las propias líneas de alta tensión solo pierden del 2 al 3 por ciento por 1.000 kilómetros; la mayor parte del resto ocurre en la red de distribución de menor tensión, más cerca del cliente.
¿Puede el transporte sustituir al almacenamiento?
En parte. La eólica y la solar en emplazamientos separados mil kilómetros apenas están correlacionadas, así que una red bien conectada ve una producción agregada mucho más suave y necesita menos almacenamiento. No cubre una semana oscura y sin viento a escala continental, por lo que los sistemas más baratos construyen ambos, aunque los estudios encuentran de forma consistente que limitar el transporte encarece el conjunto.
¿Por qué tardan tanto en construirse las líneas?
Por los permisos, no por la ingeniería. Las grandes líneas tardan de 10 a 15 años, sobre todo en consulta, evaluación ambiental y litigio, porque una línea cruza terrenos cuyos propietarios no ganan nada. El reparto de costes entre región exportadora, importadora y sistema añade otra disputa que los reguladores deben resolver antes.
