El mercado eléctrico es “especial”
El mercado eléctrico es un mercado con algunas características que lo hacen especial. Debido a exigencias técnicas, la oferta de electricidad debe casar casi exactamente con la demanda en cada momento del tiempo. Un desbalance entre la energía ofertada y demandada puede dar lugar a caídas de la red (apagones). Por esta razón, existe todo un “ecosistema eléctrico” que se encarga de velar porque la energía cargada en la red eléctrica se ajuste minuto a minuto con la energía que la población necesita y demanda. Para que el sistema funcione correctamente es necesario hacer una previsión de la demanda de electricidad y una planificación de la quién ofertará energía en cada momento del tiempo.
Demanda, oferta y capacidad de almacenamiento de electricidad
La demanda de electricidad fluctúa a lo largo del día y cambia entre estaciones a lo largo del año (el frío hace que usemos más electricidad para calentarnos y el calor para enfriarnos).
A pesar de ello, y en este sentido, la electricidad tampoco es un bien o commodity especial, otros bienes también tienen demandas que pueden fluctuar a lo largo del día y del año.
La característica distintiva del mercado eléctrico, característica de la que carecen otros mercados en los que se transan bienes con demandas fluctuantes, es la limitadísima capacidad de contar con stocks del producto final almacenado para ser entregado al consumidor en momentos de alta demanda. A diferencia de lo que ocurren en otros mercados, carecemos de “almacenes” donde guardar la “mercancía” electricidad. La capacidad de guardar energía eléctrica, con la tecnología actual, es muy limitada, tan limitada que, de facto, no podemos contar con ella para cualquier demanda importante.
Manejo de stocks en el mercado eléctrico
Aunque el sector eléctrico no tiene capacidad de guardar electricidad de forma eficiente y eficaz, sí que tiene cuenta con capacidad de guardar energía sin transformar en electricidad. Los productores de electricidad guardan carbón, gas, petróleo o agua en embalses (que no son más que formas de “encerrar” energía en forma de poder calorífico o cinético) dispuestos a ser transformados en electricidad cuando los consumidores lo demandan. En otras palabras, los stocks en el mercado eléctrico se guardan mayoritariamente de forma “bruta”, en forma no utilizable por la mayoría de los consumidores, pero útiles para dar salida a la fluctuante demanda de electricidad.
La curva de pato eléctrica
Para recoger la fluctuante demanda de electricidad a lo largo del día en el mercado eléctrico se suele recurrir a la “curva de pato” (se llama así por la forma que toma, si no lo ves, tranquilo, esto no es un test de psicología de la Gestalt).
La curva de pato de los mercados eléctricos recoge la producción de energía a lo largo del día en un país o territorio determinado. Esta curva de pato nos permite ver que en la práctica totalidad de los mercados eléctricos existen dos picos de demanda a lo largo del día, el pico del medio día y el pico de la noche. Estos picos de demanda exigen que la oferta de energía eléctrica fluctúe para cubrir esta demanda.
En el gráfico 1 podemos ver la curva de pato típica en España para el año 2024.
Gráfico 1
Hagamos un pequeño resumen de lo que hemos visto hasta ahora. Tenemos, por un lado, un mercado con una práctica incapacidad de almacenar el commodity electricidad, una demanda que fluctúa constantemente y una exigencia técnica de casar, minuto a minuto la oferta y la demanda de electricidad. Vistas las características distintivas del mercado eléctrico, veamos ahora como diferentes tecnologías de producción de energía eléctrica nos ayudan (o no) a conseguir que la oferta de electricidad se ajuste perfectamente a la demanda en cada momento.
Esto obliga a elegir diferentes tecnologías de producción de energía eléctrica para diferentes funciones y momentos del día.
Las tecnologías de generación de energía eléctrica y su rol en el mercado eléctrico
Las tecnologías de generación de energía eléctrica cuentan diferentes características que las hacen más o menos apetecibles para cubrir la demanda de energía.
En primer lugar, existen algunas tecnologías de generación que pueden producir electricidad de forma prácticamente ininterrumpida. Estas tecnologías pueden funcionar a pleno rendimiento con un coste marginal pequeño (y habitualmente una inversión inicial relativamente grande). Estas formas de producción de electricidad son perfectas para cubrir la demanda de energía fuera de las horas pico en un país o región. En España es raro que la demanda de energía sea menor de 20.000MWh (ver gráfico 1), por lo que tendría sentido instalar este tipo de centrales hasta que pudieran generar esta cantidad de energía eléctrica. Las tecnologías de generación que actualmente cubren esta función son la nuclear, el carbón y, en algunos casos, la hidráulica y la geotérmica también podrían cubrir esta función.
Existen otras tecnologías de generación de energía eléctrica que tienen una capacidad muy alta para cambiar de forma rápida la producción de energía y tienen unos costes fijos relativamente pequeños. Estas características hacen a estas tecnologías muy útiles para cubrir los picos de demanda de energía eléctrica, picos que pueden ser diarios, estacionales o incluso imprevistos. Suelen tener un coste marginal muy superior al de otras tecnologías, pero esto es un problema, porque habitualmente no están diseñadas para operar todo el día, sino simplemente en los momentos de mayor demanda y, además, funcionan como forma de proporcionar seguridad al sistema eléctrico (cualquier incremento en la demanda puede ser balanceado con un crecimiento en la oferta que evita la caída de la red).
En el gráfico 1 podemos ver que, en España, la diferencia entre la hora del día con menor demanda de energía y la de mayor demanda es de unos 10.000MWh, por lo que tiene sentido instalar tecnologías que puedan cubrir los picos de demanda por esta cuantía (siempre teniendo en cuenta un margen de seguridad para imprevistos, por supuesto). Las tecnologías de generación que pueden cubrir esta función de suportar los picos de demanda son el gas, el petróleo y algunas centrales hidráulicas.
En el gráfico 2 podemos ver cómo las centrales que marcan el precio marginal en las horas de menor demanda (y consecuentemente a las horas de menor precio) son las centrales nucleares y las energías renovables (cuyas características estudiamos en el siguiente epígrafe). En la franja horaria de mayor demanda (y mayor precio), el gas natural hace es el rey, la hidroeléctrica el príncipe y el carbón el hidalgo. Es decir, el gas natural es, actualmente, la central pico por excelencia.
Gráfico 2
Por lo tanto, y debido a restricciones técnicas, actualmente un sistema eléctrico necesita contar con:
- Centrales base que produzcan gran cantidad de electricidad de forma barata y estable
- Centrales pico que puedan cubrir los picos de demanda (diarios, estacionales e imprevistos)
Pero el lector podría preguntarse, ¿dónde quedan las centrales solares y eólicas que tanto ruido mediático hacen?
El problema de la intermitencia solar y eólica: la seguridad del suministro
Las centrales de generación solar y eólica han conseguido en las últimas décadas unas mejoras en la eficiencia sorprendentes. Las centrales solares y eólicas contemporáneas son prodigios de la tecnología y de la ingeniería moderna.
El problema con estas tecnologías, empero, es que, debido a sus particulares características, tienen una utilidad muy limitada a la hora de hacer las veces de centrales base o de centrales pico. Es decir, su utilidad dentro de los sistemas eléctricos contemporáneos es, en el mejor de los casos, modesta.
Se puede estimar, con bastante exactitud, el número de radiación solar que llega a un determinado lugar y el viento que atraviesa un punto geográfico en un periodo de tiempo más o menos prolongado. Pero es casi imposible estimar la radiación o el viento que llegará a un lugar en momento determinado del tiempo. Es decir, en intervalos de tiempo podemos aproximar la generación, en un momento determinado, no. En muchos momentos, la producción de energía eléctrica de las centrales que utilizan las tecnologías solar y eólica es cercana a cero (esto es muy claro en el caso de la tecnología solar, ya que no produce electricidad por la noche).
Las tecnologías solar y eólica no pueden hacer de central base, ya que su producción no es estable, no es una fuente confiable de energía que opere cerca de su capacidad máxima tal y como se exige de este tipo de centrales.
Pero las tecnologías solar y eólica tampoco pueden ejercer la función de las centrales pico, ya que se hace imposible regular la cantidad de energía producida en un momento determinado, puesto que depende de factores climáticos que no controlamos directamente.
Por esto, se suele afirmar que la energía solar y eólica tiene producen energía eléctrica de forma estocástica.
Para ilustrar el problema de la energía solar y eólica, hemos utilizado el gráfico 3 y 4, donde comparamos la producción horaria de estas tecnologías con la producción horaria de la tecnología nuclear en España (mes de agosto del año 2024)1.
1 En cualquier otro mes, los gráficos serían muy similares, con la salvedad de que hay paradas planificadas en las centrales nucleares.
Gráfico 3
Gráfico 4
Gráfico 5