Análisis de lo ocurrido el 28 de diciembre en el Sistema Interconectado Nacional

El presente documento pretende poner en perspectiva técnica la falla ocurrida el pasado 28 de diciembre del 2020 en el Sistema Interconectado Nacional.No solo es un análisis técnico de la misma, sino presenta la complejidad de la operación de un sistema eléctrico de potencia (SEP) de la magnitud del que contamos en México

La máquina más grande que ha construido el hombre es un sistema eléctrico de potencia (SEP). Nada se compara, ni cercanamente, a la magnitud de tener en operación conjunta miles de generadores, cientos de miles de kilómetros de transmisión, millones de kilómetros de distribución y decenas de millones de usuarios que, además, demandan energía en forma aleatoria.

Es por ello por lo que la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos lo declaró como el mayor logro técnico del siglo XX y, me atrevería a decir, que será uno de los cinco principales del siglo XXI en la medida que el consumo global energía se convierte gradualmente a la electricidad y las nuevas tecnologías que lo acompañarán.

Continuemos mencionando que las fallas graves en la operación de un SEP que interrumpen el servicio a los usuarios, conocidos comúnmente como apagones y término que usaremos a partir de ahora, son inevitables. Deseo hacer hincapié en este punto dado que ha sido estudiado con modelos de todo tipo y, como es de esperar, el invertir más allá de cierto punto en el SEP tiene rendimientos negativos. Es decir, el SEP debe de ser robusto, pero no por contar con enormes reservas de generación, por ejemplo, se evitarán que estos apagones puedan ocurrir en el futuro.

Para poner en perspectiva lo afirmado anteriormente he preparado un listado, que no es ni de cerca exhaustivo, de los apagones más significativos. Escuchamos los del vecino del norte y algunos otros, pero hay cientos de casos en los últimos 40 años que permiten ver que, independientemente del avance económico, los apagones se siguen presentando.

• Noviembre 9, 1965; en el noroeste de EU, que fue de los primeros en llegar a los medios. Más de 10 millones sin servicio por varias horas.
• Mayo 10, 1977; Rumania sin servicio 5 horas.
• Julio 13 y 14, 1977; Nueva York hasta 26 horas.
• Septiembre 20, 1977; Quebec, incluyendo Montreal, por 2 horas.
• Diciembre 22, 1982; en California más de 5 millones sin servicio por varias horas.
• Octubre 16, 1987; en el sur de Inglaterra varios millones al perderse el respaldo con Francia.
• Marzo 13, 1989; tormentas geomagnéticas dejan fuera a 9 millones en Quebec por más de 12 horas.
• Febrero 19 a marzo 27, 1998; Nueva Zelanda sin suministro principalmente en la ciudad más poblada, Auckland.
• Marzo 11 a junio 22, 1999; el apagón del sur de Brasil, el más grande de la historia hasta entonces, 97 millones y el servicio se empezó a recuperar en las principales zonas 24 horas después.
• Mayo 9, 2000; la mitad de Portugal, Lisboa incluida, por varias horas.
• Agosto 14 al 28, 2003; en el noreste de EU y Canadá 55 millones afectados y recuperación al 100 % en dos semanas.
• Septiembre 28, 2003; todo Italia, incluyendo Sicilia, y partes de Suiza afectando a 56 millones de personas.
• Mayo 25 al 3 de agosto, 2005; en Rusia más de 2 millones de personas sin servicio.
• Agosto 14, 2006; en Tokio 1.4 millones de usuarios sin servicio por más de una hora.
• Noviembre 4, 2006; el apagón europeo, 15 millones de usuarios afectados en Alemania, Francia, Italia, Bélgica, España y Portugal.
• Abril 26, 2007; Colombia entera fuera por varias horas.
• Enero 23, 2009; 1.2 millones de usuarios sin servicio en Francia.
• Enero 27 al 31, 2009; en Victoria, Australia con Melbourne también afectado y más de 500,000 usuarios.
• Noviembre 10 al 20, 2009; apagón de Brasil y Paraguay con 80 millones de usuarios sin servicio. 10 días en recuperar el total del servicio.
• Marzo 14, 2010; en Chile 90 % de la población sin servicio por varias horas.
• Febrero 4, 2011; el norte de Brasil con 53 millones de personas afectadas.
• Septiembre 16, 2011; casi la totalidad de Corea del Sur sin servicio por varias horas.
• Julio 30, 2012; la mitad de la India sin servicio. El apagón más grande de la historia hasta la fecha.
• Julio 21, 2014; Londres y varias zonas del sur de Inglaterra sin servicio por casi una hora. Aquí menciono la causa raíz por inusual: quema de libros por estudiantes en Havering, en el este de la capital británica.
• Noviembre 21, 2014; en Sudáfrica apagones repetitivos por todo el fin de semana.
• Febrero 11, 2015; Kuwait sin servicio por varias horas.
• Marzo 27, 2015; el norte de Holanda sin servicio por más de una hora.
• Marzo 31, 2015; el 90 % de Turquía, 70 millones de personas, sin servicio por varias horas.
• Julio primero, 2017; toda Centro América fuera por 6 horas.
• Septiembre 20, 2017; Puerto Rico sin servicio. Tres meses después sólo el 55 % de los usuarios habían sido recuperados. 100 % del servicio hasta agosto del 2018.
• Enero 10, enero 21 y febrero 27, 2018; la totalidad de Sudán sin servicio.
• Marzo 7, 2019; apagón en Venezuela que duró más de 10 días.
• Agosto 4, 2019; más de 100 millones afectados en Indonesia por más de 20 horas.

Este resumen, de nuevo existen miles más, adicionando que en China la opacidad no permite tener datos confiables pero son recurrentes y los cortes de servicio sumamente comunes. Estos datos nos permiten ver que un apagón no es un evento que pueda ser evitado.

Añadiría que el análisis ingenieril de estas fallas puede llevar varias semanas. Sirva como ejemplo que el reporte del apagón del noreste del 2003 en EU y Canadá tomó más de 3 meses tan solo el informe preliminar.

Uno de los principales objetivos de un SEP consiste en minimizar el riesgo de un apagón y, quizá más importante, garantizar una reinserción expedita. Por supuesto, la primera responsabilidad es aislar la falla para evitar la propagación de ésta. Cumpliendo estas condiciones todos estaremos en mejores condiciones.

Apagón, lo que es de reconocer

Entrando en el evento del 28 de diciembre del 2020 es de reconocer la pronta recuperación del servicio y máxime en una temporada de baja carga. Una excelente operación del SEP.

Desgraciadamente en los últimos 8 años y probablemente 10, el Sistema Interconectado Nacional (SIN) no ha crecido al ritmo. Si la demanda en ese periodo no hubiese aumentado no tendríamos que preocuparnos, pero lo ha hecho en un 40 %. Es decir le estamos pidiendo a la Red Nacional de Transmisión, y al SIN, que haga bastante más de lo que fue su diseño original en resumen, sobrecargarla.

Lo anterior, en términos técnicos, causa que no se cumpla con el criterio n-1. La gran mayoría de los SEP de gran tamaño, ERCOT en Texas sería una excepción ya que es n-2, se diseñan bajo este principio y que implica que el sistema debe de operar así pierda la parte más importante del mismo. Esto, para ponerlo en un ejemplo nacional, significa que si sale la una de las 6 unidades de la central de Manzanillo, no debe presentarse un apagón. Un criterio n-2, o n -3 en inclusive n-4, es económica y físicamente inviable; ellos sólo se aplican en hospitales o centros de cómputo. Adiciono, que es muy relevante, nuestro Código de Red exige que esta condición, n-1, se garantice.

El evento del 28 de diciembre en el Sistema Interconectado Nacional inicia con un disparo, la causa de éste es irrelevante, de una línea de 400 kV. Esto ocasiona que la paralela se sobrecargue y también salga un minuto después de donde se desencadenan los siguientes eventos. Esto implica que el criterio n-1 no se cumplió.

El Sistema Interconectado Nacional respondió muy bien, pudo haber sido una caída total, y de nuevo el reconocimiento al Cenace y a CFE por evitarlo, así como la rápida reconexión de los 10.3 millones de usuarios.

¿Qué necesitamos hacer? Trabajar, en forma conjunta, para reforzar nuestro SIN. Buscar causas ajenas a la infraestructura sólo distrae. Menciono, porque ha sido algo muy mencionado, que por supuesto un sistema con generación tradicional es más fácil de operar, pero de ninguna forma garantiza el que no se presenten apagones. El listado presentado anteriormente lo ratifica. Esto no implica que las energías variables puedan seguir creciendo sin una infraestructura adecuada y asumiendo los costos que les corresponden. El precio de la generación fotovoltaica y eólica ha disminuido en forma tan importante que ya no necesitan de apoyos como los recibieron en el pasado: bienvenidos a la edad adulta, a competir cara a cara con los generadores tradicionales.

El mercado de servicios conexos apoyaría en forma importante a dar soporte al sistema. No solo se vende generación sino el apoyo a la operación del SIN. Por ejemplo, al momento de la falla CFE tenía generadores trabajando como condensadores síncronos, esto no se le remunera a CFE y debería hacerse.

Por otro lado, los productores independientes de energía (PIE) tienen por contrato la venta de energía activa por lo que no tienen habilitadas las funciones de regulación que apoyarían en forma importante ante eventos como el del 28 de diciembre. Es incomprensible que estén así los contratos, pero deberían modificarse a la brevedad.

Adicionalmente al refuerzo del Sistema Interconectado Nacional, los usuarios en media y alta tensión, definidos como centros de carga en el Código de Red, deben cumplir con esta normativa, todos formamos parte de la solución. Cargas que fluctúan en su factor de potencia, introducen armónicos, presentan desbalances y varios fenómenos más causan perturbaciones al SIN.

El problema que enfrentamos como país no es tan solo el de apagones sino, quizá más grave, el que si el Sistema Interconectado Nacional no crece no será posible instalar nuevos centros de carga que son los que dan empleos de calidad y de largo plazo. Ya hay zonas del país que están padeciendo esta situación, lo cual es un lastre muy pesado para un sano crecimiento económico.

La operación de un SEP es, únicamente, un tema técnico y económico. Dejemos al personal técnico y de experiencia del Cenace y de CFE nos digan que requieren. Ellos saben, démosles libertad.

No más encono, ver hacia el futuro que es brillante si lo trabajamos juntos. Podemos y debemos, en forma unida, reforzar al SIN.

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