La ruta de la energía

Vamos a hacer juntos el mismo camino de la energía que mueve nuestros coches y de esta manera intentaremos, de una manera sencilla, entender todo lo que está en juego cada vez que decidimos salir a dar un paseo.

La energía eléctrica se puede entender como el movimiento de los electrones entre dos puntos cuando existe una diferencia de tensión o potencial entre ellos, lo cual permite generar lo que conocemos como una corriente eléctrica.

Un ejemplo práctico para comprenderlo mejor:

Cuando accionamos el interruptor de la luz en casa, detrás de un gesto tan sencillo, se ha desencadenado una sucesión de fenómenos que luego entenderemos como “luz”. Lo que realmente ha sucedido es que el circuito eléctrico se ha cerrado, conectando el primer punto con el segundo. La diferencia de potencial ha permitido que los electrones hayan logrado iniciar a moverse a través del cable conductor de cobre (el elemento conductor) y al encontrarse con la lámpara se ha generado un fenómeno que se traduce en LUZ.

¿Sencillo verdad?

La energía eléctrica está tan interiorizada en nuestro día a día, que muchas veces no sólo la damos por hecho, sino que también nos resulta indispensable para vivir. Es fácil acostumbrarse al confort. 

• Accesible y fácil de producir. La energía eléctrica puede generarse a partir de muy diversas fuentes de energía, tanto renovables como no renovables.
• Manejable y fácil de transportar. La energía eléctrica puede ser transportada a grandes distancias y a gran escala mediante redes de transmisión y distribución.
• Versátil y fácil de transformar. Igualmente, la energía eléctrica se puede transformar en otros tipos de energía, como por ejemplo luz (encender una bombilla), calor (encender un radiador eléctrico) o movimiento (mediante un motor).

Poco a poco, aquel ejemplo de la bombilla comienza a ser más interesante.

En todo proceso dentro de la ingeniería siempre podremos identificar tres grandes etapas, que si no me creen los invito a plantear este mismo esquema en distintas situaciones de nuestras vidas cotidianas, ya sea preparando un informe, fabricando una pieza, o algo tan simple como preparar un aperitivo. 

Figura 1.

Como más de uno sabe a estas alturas, tenemos que generar la energía eléctrica (si se me permite esta libertad creativa) justo en el momento en que la necesitamos o bien necesitamos almacenarla en algún nodo/s intermedio/s, por si llegase a existir un desfase entre la capacidad de producción y su necesidad de uso.

Y en ese sencillo párrafo, acabamos de dar en uno de los puntos más interesantes que conlleva la adopción a gran escala de vehículos eléctricos. ¿Es el vehículo eléctrico la solución que reemplaza al vehículo de combustión? Si somos puristas y poseemos una conciencia medioambiental muy profunda, nos veríamos fácilmente tentados a argumentar que un vehículo ya sea (eléctrico puro) BEV o (combustión interna) ICE, ocupa el mismo espacio en las carreteras, requiere de casi la misma cantidad de piezas y no es más que una actualización de la flota global de vehículos.

Pero si hacemos un zoom más grande, y le damos otro enfoque que nos permita ver el potencial de impacto que puede representar la electrificación a gran escala de uno de los sectores con mayor participación de casi cualquier país, siendo ahora capaces de combinarlo con otro de los sectores más importantes como es la industria.

Ahora sí surgen postulados que podrían llegar a dar posibles respuestas a diferentes interrogatorios: ¿Qué pasa con la generación distribuida? ¿Y con el almacenamiento estacional? ¿El peak shaving? ¿Las comunidades energéticas con sus micro redes?

Con todas estas variables, ahora encima de la mesa, sigamos nuestro recorrido de toda esta energía con otro punto de vista. 

Las centrales producen la electricidad a partir de una fuente de energía primaria que puede ser: pantanos-presas, el carbón, el gas natural, más recientemente las energías renovables del sol, el viento, la fuerza de las mareas o el calor de la tierra (geotérmica), entre otros.

Estos centros productivos, en general, no se encuentran junto a las zonas de consumo como ciudades, grandes urbes o zonas industriales, por lo que muy probablemente sea necesario llevar toda esa energía hasta aquellos diferentes puntos de consumo. Y para esto, será necesario transportarla y distribuirla.

La red de transporte es el enlace entre estas centrales de generación con los diferentes puntos en los que se realizará el reparto y posteriormente la distribución de esa energía eléctrica.

Durante el transporte, y cuanto mayor sea el recorrido, como ningún sistema es perfecto, claro está que se producirán diferentes pérdidas de energía.

Estas pérdidas no sólo dependen de la longitud de los tendidos eléctricos, sino que también estarán afectadas por el material de los conductores, la sección, y sobre todo de la intensidad de la corriente y para ser más exactos: del cuadrado de dicha intensidad según la ley de Joule.

Lo que hace que se presente una nueva necesidad: ¿Cómo hacemos para reducir estas pérdidas al máximo posible?

Pues la respuesta viene dada por otro grande de la física moderna: George Ohm y de ahí la “Ley de Ohm”. Con ciertas consideraciones, lo que postula esta ley es que, si la resistencia del cable no varía, entonces si disminuimos la corriente, necesariamente se ha de incrementar la tensión. Y dicho eso, entonces llegamos a la Subestación de Transformación (SET)

Antes del transporte, en lo que se conocen como Estaciones Elevadoras, lo que se hace es elevar la tensión hasta valores de cientos de kilovoltios, alta o muy alta tensión, y de esta manera reducir el valor de la corriente en las líneas de transporte a modo de disminuir las pérdidas todo lo que sea posible.

Esta elevación de tensión tras la generación y posterior reducción previa al reparto se realiza en las Subestaciones o SET’s, Subestación Eléctrica de Transformación.

En las subestaciones ubicadas ya en las proximidades de las áreas de consumo, se reduce la tensión a valores de alta o media tensión para su reparto o incluso distribución, ya que ciertas empresas podrían sin problema considerarse como “grandes consumidores” de energía y contratar el suministro en media tensión.

Y finalmente, ya en zonas residenciales, ciudades, etc. los Centros de Transformación, alimentados por las líneas de distribución en Media Tensión, son los encargados de realizar la última transformación, encargándose del paso de las tensiones de distribución a la Tensión de utilización, generalmente a 230/400V.

En la figura 2 intentaremos describir como se integran las distintas etapas que hemos estado analizando hasta ahora: centrales de producción, redes de transporte y las diferentes posibilidades de usos finales según la potencia necesaria de las cargas.

Hasta ahora lo que hemos presentado no es más que una visualización general de nuestro modelo energético más tradicional. De donde viene la energía que usualmente usamos en nuestro día a día y sobre todo “cómo” es que llega a nosotros.

Y ahora que hemos visto y analizado paso a paso cómo es posible generar, transportar y consumir toda esa energía eléctrica, les propongo el siguiente ejercicio:

• Y, si en lugar de transportar toda esta energía por cables entre dos puntos estáticos, lo pudiéramos generar con tecnologías de bajo impacto en la misma zona en donde luego será utilizada la energía, además fuésemos capaces de almacenarla en una batería de alto rendimiento, esa batería pudiéramos integrarla y fuésemos capaces de otorgarle todas las libertades de poder moverse entre diferentes puntos de enganche con la red, y como objetivo “secundario” le diéramos la libertad de poder transportar, con todo lujo y confort, a sus ocupantes.
• Entonces aquella “batería con ruedas”, sin dudarlo, la podríamos llamar vehículo eléctrico, sea un coche o cualquier tipo de vehículo de transporte que podemos enunciar.
• Eso nos llevaría a que un pasivo, como es un vehículo privado, se pudiese transformar sin lugar a duda en un activo, transformando a cada usuario de este tipo de vehículos en un potencial operador energético capaz de efectuar transacciones de compraventa de energía. Siempre que el vehículo y los contadores a los que se conecte lo permitan.
• Pero si todas estas hipótesis fuesen practicables, entonces aquellos usuarios de este tipo de movilidad electrificada tendrían la posibilidad de abastecer de energía no sólo a sus hogares. Pero si tuviéramos más de un usuario haciendo uso de este tipo de tecnología, también seriamos capaces de abastecer pequeñas microrredes o comunidades energéticas, y en el momento que esta flota de vehículos o almacenes de energía móviles llegasen a un volumen crítico, podrían llegar a ser entre todos un nodo de almacenamiento de renovables capaz de soportar grandes demandas sin la necesidad de grandes inversiones, grandes plantas generadoras, líneas de transmisión kilométricas y, sobre todo desde el punto de vista de la eficiencia, sería posible no gastar, en donde no hace falta.

Seriamos capaces de transformar algo tan cotidiano como nuestro coche y nuestra necesidad de movernos en una plataforma para monetizar nuestros hábitos más sencillos.

¿Qué opinas ahora de los vehículos eléctricos?