Esta plataforma no tiene ningún tipo de afiliación con el grupo Red Eléctrica (RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA, S.A.U.). Es un proyecto educativo y formativo, sin ánimo de lucro e independiente, que utiliza datos públicos proporcionados por el operador de la red en España.
Esta plaforma nace para ayudar al debate abierto del sector energético. Como sociedad, debemos de tomar una serie de decisiones mirando hacia 2030 y la tecnología nos proporciona multitud de herramientas. Somos nosotros los que debemos decidir cual utilizar y de cual depender, con sus beneficios y consecuencias.
La red eléctrica de todo un país es un ente bastante complejo y por ello, la plataforma tiene en consideración multitud de factores para realizar unos cálculos lo más aproximados posibles a la realidad.
La plataforma promueve la curiosidad e investigación del usuario, para que compruebe todo tipo de teorías y combinaciones. El aporte de valor de la plataforma es justamente realizar los cálculos de la manera más precisa y correcta posible.
Feedback y contacto
El proyecto está abierto a colaboraciones, críticas y comentarios. En él, han intervenido personas con conocimientos en ingeniería, desarrollo de software, análisis de datos y análisis estadístico.
Este proyecto no está afiliado con ninguna marca, empresa o institución.
Considerar las limitaciones geográficas para la construcción de nuevas centrales hidroeléctricas
Cálculos adicionales respaldo mediante bombeo y su carga en el día con excedentes
Cálculos adicionales para estimación del precio de tarifa eléctrica con la configuración (pool) seleccionado
Adicional a esto, se está preparando el apartado de Horizonte 2030, el cual requiere de mucha investigación y rigurosidad puesto que debe asentarse en lo que ahora está en I+D. No hay datos reales y las aproximaciones cuentan con mucho más error.
La misión de Horizonte 2030 es crear un simulador de similares características, pero con la previsión de demanda de 2030, con los cambios en los hábitos de consumo, los cambios en el sector del transporte y con la incorporación de las nuevas tecnologías en generación eléctrica.
Este proyecto es tan tuyo como nuestro. Es para la ciudadanía. Si quieres aportar tu granito, tienes la puerta abierta. Se necesita mucha ayuda. (Quiero aportar)
Los datos
Todos los datos que utiliza la plataforma provienen de e-SIOS (e-Sistema de Información del Operador del Sistema)
Se utilizan los datos de generación, así como los de demanda. Los análisis utilizados cuentan con las siguientes propiedades
Fecha de inicio: 01 de enero de 2019
Fecha de fin: 31 de diciembre de 2019
Agrupados en: horas
Es importante reseñar el hecho de que los datos se calculan por horas.
Los análisis utilizados son los siguientes:
Análisis 10300 - Potencia instalada de generación total(enlace)
Análisis 1297 - Generación Medida Total Tipo Producción(enlace)
Análisis 10004 - Demanda Real Suma de Generación(enlace)
Análisis 10350 - Demanda Real Suma de Generación SNP(enlace)
Análisis 10355 - CO2 Asociado Generación T.Real(enlace)
Internamente, los datos se estructuran por días. Los cuales contienen 160 variables para el cálculo (divididos en tecnologías y a su vez en las 24 horas del día)
Estructura de los datos en el servidor (variables)
Demanda
Precisión: 14 decimales
Tipo: Array (un dato por cada hora de las 24 horas)
Ejemplo: 20,25616666666667
Oferta
Precisión: 6 decimales
Tipo: Double
Ejemplo: 559,142526
Ejemplo de una entrada por cada tecnología (Eólica, Solar Térmica, Solar Fotovoltaica, Hidráulica, Nuclear)
Eólica (factor de carga)
Precisión: 16 decimales
Tipo: Array (un dato por cada hora de las 24 horas)
Ejemplo: 0,2646206004802294
Eólica (aporte real 2019)
Precisión: 6 decimales
Tipo: Double
Ejemplo: 77,680013
Eólica (factor de carga medio (día))
Precisión: 8 decimales
Tipo: Double
Ejemplo: 0,14041331
El sistema contiene en total 365 entradas (1 por día) con un total de 58.400 datos (160 variables x 365 días)
Estructura de los datos en la plataforma (variables)
Central
Tipo: Objeto
Propiedades:
id(identificador)
tipo(Diferenciación entre Eólica, Solar Térmica, etc.)
nombre(Nombre de la central a mostrar)
cantidad(Cantidad seleccionada por el usuario)
potencia(Potencia de la central)
tiempoConstruccion(Tiempo de construcción)
extension(Extensión de terreno necesaria)
coste(Coste económico)
validoPor(Estimación de funcionamiento)
La plataforma utiliza este objeto "Central" para cada una de las centrales seleccionadas por el usuario para:
Calcular, en el propio ordenador del usuario, lo siguiente:
Nueva potencia
Presupuesto necesario
Espacio necesario
Tiempo de construcción
Equivalencia en presupuesto
Equivalencia en espacio
Enviar al servidor para lo siguiente:
Resultados diarios para el dashboard de "disponibilidad de consumo"
Resultados diarios para el dashboard de "emisiones del suministro"
Para el cálculo de generación anual estimada en la tabla de "centrales seleccionadas", se ha utilizado una aproximación en base a su factor de carga medio para el año 2019. Dicho valor, ha sido el siguiente para cada tecnología:
Eólica: 25,52% - 0,255151700521021
Solar Fotovoltaica: 17,57% - 0,175714668096482
Solar Térmica: 25,52% - 0,255247414843231
Hidráulica: 14,76% - 0,147604395383491
Nuclear: 89,59% - 0,895879606519762
Se consigue calculando el factor de carga diario para todos los días del año y se realiza su media (media aritmética). Tras ello, se realiza la media de todos los meses del año.
Procesado de datos
Uno de los principales motivos para hacer el procesado de datos del lado del servidor es el consumo de recursos. La plataforma integra multitud de elementos que la hacen pesada para su uso en móviles, por lo que de realizarse el procesado de datos en el cliente la plataforma no sería funcional en equipos de bajo rendimiento.
A continuación se detallan todos los pasos que se siguen, desde que un usuario interactúa con cualquier botón, hasta que recibe el resultado visual en los dashboard.
Interacción del usuario
Cuando un usuario modifica la cantidad de cualquier central de generación, el sistema modifica el sumatorio interno. Este sumatorio, lleva la cuenta de las 5 tecnologías por separado - Eólica, Solar Térmica, Solar Fotovoltaica, Hidráulica y Nuclear
A continuación, se envía al servidor un objeto con la suma:
Selección de potencia
Viento: 25.000 (MW)
SolarT: 5.000 (MW)
SolarF: 12.000 (MW)
Hidro: 12.000 (MW)
Nuclear: 1.000 (MW)
Opciones
Gas: 0,5 (%)
Carbón: 0,5 (%)
Nuclear: Si/No
A esto se le suma las selecciones de centrales, para poder generar la vista que el usuario luego comparte.
Procesado en el servidor
Recepción de datos
El primer paso que realiza el servidor es iniciar por el día 1 del año (01/01/2019). En este punto, el servidor entra en un bucle que realizará 365 veces, una vez por día del año.
El primero de los pasos es multiplicar cada potencia de cada tecnología por su respectivo factor de carga de la primera hora del día (T 00:00:00). Este proceso se repetirá 24 veces, 1 por hora del día.
(Viento / 1000 (para pasar a GW) ) x factorCargaViento
(SolarT / 1000 (para pasar a GW) ) x factorCargaSolarT
(SolarF / 1000 (para pasar a GW) ) x factorCargaSolarF
(Hidro / 1000 (para pasar a GW) ) x factorCargaHidro
(Nuclear / 1000 (para pasar a GW) ) x factorCargaNuclear
Ejemplo Viento: (25000 / 1000) x 0,16256117195425926 = 4,06402929 GWh
Esto se realiza por cada tecnología. Al término, se suma toda la energía y se compara con la demanda real de ese día a esa hora.
Nota: Apagón nuclear Si el usuario lo ha activado, en este punto la nuclear introducida pasa a ser 0, por lo que en el resto de los cálculos no interviene.
Sumas y la demanda
Posibilidades:
Es Superior - Producción: 35 GWh | Demanda real: 23,4568 GWh
Prioridad de tecnologías
Resto
Nuclear
Solar Fotovoltaica
Solar Térmica
Hidráulica
Eólica
1) Comprobamos el límite de demanda en esa hora y vamos agregando la energía generada por cada tecnología.
3GWh (Resto) + 6GWh (Nuclear) + 7GWh (SolarF) + 3GWh (SolarT) + 1GWh (Hydro) + 3,4568 GWh (Eólica). Dado que de Eólica hemos generado 15 GWh y solo hemos necesitado 3,4568 GWh, desperdiciamos 11,5432 GWh (15 GWh - 3,4568 GWh = 11,5432 GWh)Excluimos la Eólica , que es la que se pasa del límite de la demanda (23,4568 GWh)
2) Cuando lleguemos al límite de la demanda, el resto de tecnologias faltantes quedan excluidas directamente.
11,5432 GWh excluidos de Eólica y 0 GWh del resto, ya que no hay más tecnologías.
Con esto conseguimos que la suma de todas las tecnologías sea igual a la demanda, pero considerando que no podemos producir más energía de la demandada (se obvian los intercambios) y que unas tecnologías tienen prioridad a otras según factores económicos o técnicos. En españa, las tecnologías base siempre entran al pool con prioridad y se decide en cada situación que tecnologías quedan fuera del pool incluso considerando factores geográficos de la producción y la demanda. Aquí está simplificado.
El sobrante de energía se consideraría "desperdiciada" y esto sería un problema de gestión de la red eléctrica a solucionar.
Es Inferior - Producción: 35GWh | Demanda real: 23,4568 GWh
1) Se agrega cada tecnología a su contador individual sin modificarla.
2) Turno del gas:
Posibilidades:
Generado < Oferta - Falta energía
1) Se comprueba si el usuario ha activado las centrales de respaldo
Centrales contaminantes activas:
1) Se resta de la demanda la producción que hemos aportado
2) Multiplicamos el energia que falta por cada factor de gas seleccionado:
Ejemplo Gas (80%): 3 GWh * 0,8 = 2,4 GWh
Ejemplo Carbón (20%): 3 GWh * 0,2 = 0,6 GWh
3) Se suma al total de la hora
Centrales inactivas:
Se continua con el mismo sumatorio de energía y en este proceso no se realiza nada
Generado > Oferta - Energía suficiente
Se continua con el mismo sumatorio de energía y en este proceso no se realiza nada
Aquí acaba el bucle del contador horario. El proceso superior se realiza 24 veces, 1 por cada hora del día. Esto refleja perfectamente la producción de viento en todas las horas, la producción fotovoltaica con luz de luna y hasta la producción de las centrales solares térmicas con sales fundidas.
En este punto, ya se tiene el sumatorio de energía aportada al día por cada una de las tecnologías por separado. Se agrega al sumatorio, la energía procedente del resto de centrales (la misma que hubo en su día correspondiente de 2019)
La energía generada y agrupada bajo el nombre "Resto" se refiere a:
Cogeneración
Residuos no renovables
Residuos renovables
Otras Renovables
Biogás
Biomasa
Hidráulica marina
Geotérmica
Finalmente, el día acaba así: Día 01/01/2019
Viento: 77,680013 GWh
SolarT: 7,457265 GWh
SolarF: 18,129605 GWh
Hidro: 54,538075 GWh
Nuclear: 145,065884 GWh
Resto: 81,371756 GWh
Gas: 94,088466 GWh
Carbón: 39,802283 GWh
Cálculo de emisiones
Para ello simplemente se multiplica la energía de Gas y Carbón por su respectiva tasa de CO2
Gas: 370 tCO2 por cada GWh
Carbón: 960 tCO2 por cada GWh
Gradiente de colores en panel de emisiones
Para el gradiente, establecemos los 2 extremos.
El valor mínimo es 0 y el máximo es el mayor valor de energía contaminante consumido en cualquiera de los 365 días.
Una vez establecidos los rangos, se entra en un bucle de cálculo diario. Lo siguiente, se realiza por cada día:
1) Sumamos la energía de carbón simulada a la energía de gas simulada. Dicha suma, se divide entre la diferencia en el rango anterior.
2) El resultado es un porcentaje en función del valor máximo. En este punto, se establece la siguiente escala:
Diferencia
0%: COLOR
Entre 0% y 15%: COLOR
Entre 15% y 30%: COLOR
Entre 30% y 45%: COLOR
Entre 45% y 60%: COLOR
Entre 60% y 75%: COLOR
Mayor a 75%: COLOR
Estructuración del contenido
En este punto se elabora un objeto con todos los datos calculados, que se guarda en un arreglo (array), puesto que pertenece al cálculo para 1 de los 365 días.
Todo el proceso hasta aquí se realiza 365 veces.
Una vez completado, se devuelve la solicitud al navegador del usuario para completar los paneles interactivos.
Este proceso se realiza cada vez que el usuario cambia algo en la configuración. Ya sea interactuar con un botón o agregar una central. El cálculo debe realizarse de cero.
Una respuesta por parte del servidor de ejemplo sería esta (enlace)
Informe
Esta vista agrupa los resultados arrojados por la plataforma y aumentar el grado de detalle en la misma.
Generación anual
En este gráfico, la plataforma muestra la generación total durante el año de cada una de las tecnologías.
Emisiones
Se sigue el mismo criterio que el operador para su asignación:
Centrales CON emisiones CO2
Gas
Carbón
Resto
Centrales SIN emisiones de CO2
Eólica
Solar fotovoltaica
Solar térmica
Hidráulica
Nuclear
Generación en un día
Este gráfico muestra por defecto el día de máxima generación del año. Además, permite seleccionar cualquier día del año y consultar la curva por horas.
Records
Se agrupa la máxima y mínima producción de cada tecnología por independiente junto con su porcentaje en el mix del día.
Inestabilidad
Este concepto surge en el momento en que un generador eléctrico, depende de una fuerza que cuenta con variabilidad (ej: que exista viento).
El sistema, como se detalla más arriba, utiliza el factor de carga como indicativo de existencia de esa fuerza. En el cálculo de generación por horas, siempre considera que puede utilizar todo, pero en ese momento es donde se encuentra con la demanda real de esa hora. Y es que, de momento, no contamos con soluciones de almacenamiento viables a gran escala más allá de la turbinación de bombeo. Hay escenarios en los al sistema le sobran +15GWh y la turbinancion de bombeo representa hoy 3,3GWh, por lo que no puede absorberla.
Lo importante aquí, es que las tecnologías variables se desconectan de la red a fin de conseguir esa igualdad oferta/demanda cuando existen excesos. Por ello, se considera una hora inestable cuando se supera en +15% la demanda de esa hora. Asumiendo que no puede ser aprovechada. En la realidad, se podrían considerar escenarios para hacer intercambios internacionales con cierto límite por eso se considera inestable a partir del 15%.
Si más del 50% del año dispone de horas inestables, se considera un sistema eléctrico no conveniente. Esto quiere decir que, constantemente, estamos desaprovechando energía porque generamos cuando no necesitamos y demandamos cuando no generamos. La mejor forma de evitar esto es disponer de un mix diverso.