viernes, marzo 24, 2006

Introducción a la estabilidad de sistemas de potencia

La estabilidad de un sistema de potencia es definida como la propiedad del sistema de mantener el equilibrio en cualquier punto de trabajo bajo condiciones nominales y recuperar un estado de equilibrio aceptable después de estar sujeto a un cambio o perturbación.

El objetivo de los estudios de estabilidad es conocer el comportamiento del sistema cuando está sujeto a perturbaciones. Las perturbaciones pueden ser grandes o pequeñas. Las pequeñas ocurren continuamente en forma de cambios de carga, cambios de generación o ajuste de controles. Las grandes o de severa naturaleza están asociadas a la perdida de elementos, tales como líneas de transmisión, transformadores, generadores o grandes cantidades de carga, luego de una falla o corto circuito.
La estabilidad es una condición de equilibrio entre fuerzas en oposición. El mecanismo mediante el cual las máquinas interconectadas mantienen el sincronismo entre sí, es a través de fuerzas de restauramiento, que actúan cuando hay fuerzas tendiendo a acelerar o desacelerar una o más máquinas con respecto a las otras. Bajo condiciones estables, existe un equilibrio entre el torque mecánico y el torque de salida eléctrico de cada máquina, con lo cual la velocidad permanece constante. Si el sistema es perturbado, el equilibrio se trastorna, llevando a la aceleración o desaceleración de los rotores de las máquinas, de acuerdo con las leyes de la dinámica de los cuerpos en rotación. Si un generador corre temporalmente más rápido que otro, la diferencia angular de su rotor respecto a la máquina más lenta aumenta. La diferencia angular resultante transfiere parte de la carga de la máquina lenta a la máquina rápida, dependiendo de la relación potencia-ángulo. Esto tiende a reducir la diferencia de velocidad, y por consiguiente, la diferencia angular.

Es importante resaltar que la pérdida del sincronismo puede ocurrir entre una máquina y el resto del sistema o entre grupos de máquinas.
La operación de máquinas sincrónicas interconectadas es, en muchos aspectos, análoga a un conjunto de carros conectados mediante resortes corriendo alrededor de una pista circular (ver Figura 1). Los carros representan los rotores de las máquinas sincrónicas y los resortes las líneas de transmisión. Cuando todos los carros van a la misma velocidad, los resortes permanecen intactos. Si se aplica una fuerza a un carro de tal forma que aumente su velocidad temporalmente, los resortes que conectan los carros entre sí pueden estirarse; esto tiende a retardar al carro lento y apresurar los otros carros. Una reacción en cadena lleva a los carros a correr a la misma velocidad. Si el estiramiento en el resorte excede su capacidad, éste se romperá y posiblemente uno o más carros se saldrán de la pista.



Figura 1 Sistema análogo en algunos aspectos a un sistema de potencia.

La estabilidad del sistema depende de la existencia de las dos componentes del torque eléctrico en cada una de las máquinas sincrónicas, estas dos componentes son la componente sincrónica y la componente amortiguadora. La falta de suficiente componente sincrónica lleva a inestabilidad manifestándose como un cambio brusco en el ángulo del rotor. De otro lado, la falta de suficiente componente amortiguadora resulta en inestabilidad oscilatoria.

Por conveniencia en el análisis y para entender más fácil la naturaleza de los problemas de estabilidad, es usual caracterizar la estabilidad del ángulo del rotor en dos categorías: estabilidad transitoria y estabilidad de pequeña señal.

Estabilidad transitoria

Es la habilidad del sistema de potencia de mantener el sincronismo cuando está sujeto a fuertes perturbaciones. Las respuestas del sistema involucran largas excursiones de los ángulos del rotor de los generadores y son influenciadas por la relación no lineal potencia-ángulo. La estabilidad depende de las condiciones iniciales de operación y la severidad de las perturbaciones. Usualmente, el sistema es alterado de tal forma, que el estado estable al que llega postperturbación, es diferente al previo al disturbio.

El término transitorio hace referencia al hecho de que en un corto periodo de tiempo (1 a 3seg), se podrá saber si el sistema está en capacidad de evolucionar a otros estados de equilibrio.

Las perturbaciones son de un amplio grado de severidad y probabilidad de ocurrir en el sistema. El sistema es, sin embargo, diseñado y operado para soportar un conjunto de contingencias. Las contingencias usualmente consideradas son cortos circuitos de diferentes tipos: fase-tierra, bifásico-tierra, o trifásicos. Se asume que éstos ocurren en las líneas de transmisión, pero ocasionalmente se consideran fallas en las barras o en los transformadores. Se considera que la falla es despejada por la apertura de los interruptores apropiados. En algunos casos, se asume recierre rápido.

Estabilidad de pequeña señal

Es la habilidad del sistema de potencia de mantener el sincronismo bajo pequeñas perturbaciones. Estas perturbaciones ocurren continuamente en el sistema por las variaciones en carga y generación. Las perturbaciones son consideradas lo suficientemente pequeñas para la linealización de las ecuaciones del sistema que posibilitan el análisis.

El problema de estabilidad de pequeña señal en sistemas de potencia, se presenta por la falta de amortiguamiento para las oscilaciones. Existen diferentes tipos de oscilaciones, las cuales se dividen en los siguientes tipos o modos: modos locales o modos máquina-sistema, modos inter-áreas, modos de control y modos de torsión.

Fuentes:
KUNDUR, P. Power System Stability and Control. Mc-Graw-Hill, 1994.
KUNDUR, P. Power System Stability, Analysis and Control Course. Atlanta, Georgia, EPRI, memorias del curso, Sep. 28 - Oct. 1 1998.
SAMUELSON, O. Power System Damping, Structural Aspects of Controlling Active Power. Lund, Sweden, Reprocentralen, 1997.
EPRI. Interconnected Power System Dynamics Tutorial. Third edition, Palo Alto, California, January 1998.

sábado, marzo 11, 2006

Revolución en el mercado energético europeo


El movimiento estratégico de la eléctrica alemana E.ON al irrumpir en mitad de la oferta pública de adquisición (opa) de Gas Natural sobre Endesa ha sido el catalizador que esperaban las eléctricas europeas para mover ficha y no quedarse atrás en la configuración de un nuevo mapa energético europeo. Según el profesor de Gestión Internacional de Wharton Mauro Guillén, “dada la liberalización del sector en Europa en 2007, en realidad todas las empresas de cierta envergadura van a quedar afectadas. Es difícil predecir qué fusiones o adquisiciones se pueden producir pero, en general, las empresas más débiles o las peor gestionadas serán objetivo de opas”. El mercado bursátil es un claro indicador de los movimientos que pueden darse y, aunque también las compradoras suben en bolsa, son las posiblemente opadas las que más revalorización están experimentando. Éste es el caso de Endesa, la francesa Suez o la finlandesa Fortum.

Aunque la posible compra de Endesa por parte de E.ON es la que más ha llamado la atención de la prensa internacional, ya que el grupo resultante se convertiría en la primera eléctrica del mundo a bastante distancia de su siguiente competidor –el gigante francés EDF–, lo cierto es que en Europa se han producido otros movimientos similares. La italiana Enel se ha convertido en una de las eléctricas más beligerantes para liderar el reordenamiento europeo que prevén los expertos. De hecho, ha intentado comprar a la francesa Suez, algo que no ha permitido el Gobierno francés, siguiendo una política intervencionista que será investigada por la Comisión Europea de Competencia. Para evitar otros intentos de compra de empresas no francesas, el Estado galo ha auspiciado la fusión entre Suez y Gaz de France, compañía en la que la Administración es el principal accionista y lo será, por tanto, de la eléctrica resultante. De esta forma, las dos compañías del sector energético más importante del país, y del mundo, estarán en manos del Gobierno, que podrá ejercer el derecho de veto ante un posible intento de compra por parte de otra empresa.

Mientras tanto, Enel está dispuesta a comprar cualquier activo del que se tenga que deshacer Endesa tras la opa, ya sea de Gas Natural o de E.ON. Asimismo, está especialmente interesada en adquirir Electrabel, el primer operador de Bélgica, actualmente en manos de Suez. Los expertos sostienen la tesis de que en Europa continental, sin incluir a Rusia, sólo hay espacio a medio plazo para tres o cuatro grupos energéticos fuertes. Los gurús apuntan a EDF, E.ON y Enel como los tres principales baluartes europeos. El cuarto candidato podría ser la alemana RWE, pero sólo si consigue consolidarse con fuerza en Europa del Este.

El hasta ahora líder del sector, el francés EDF, no va a dejar que E.ON le arrebate su puesto sin luchar. De hecho, ya ha anunciado que prepara una gran operación y está pendiente de lo que pueda ocurrir tanto en España como en Italia para tomar posición. EDF está presente en Reino Unido, a través de su filial EDF Energy, en Alemania controla EnBW y en Italia posee Edison. Por este motivo, aunque si la opa sobre Endesa tiene éxito, puede que algunas eléctricas más pequeñas españolas, como Iberdrola, se conviertan en el objetivo de grandes grupos como EDF.

¿Estados intervencionistas?
El problema ahora radica en la postura que tomen los respectivos gobiernos sobre las opas. Mientras que Reino Unido es el más liberal y menos intervencionista, Francia opta por la postura contraria. Cuando EDF compró la italiana Edison en mayo de 2005, le pareció una buena operación, pero cuando la italiana Eneal ha intentado hacerse con el control de la francesa Suez, ha puesto el grito en el cielo hasta propiciar la fusión con Gaz de France. Mientras tanto, el Gobierno italiano ha solicitado la intervención de la comisaria europea de la competencia, Neelie Kroes, para que investigue la actuación de Francia en la operación, que todos consideran de intervencionista.

El profesor de la Universidad Complutense de Madrid Juan Mascareñas considera que, “evidentemente, los gobiernos de los países con economías de mercado no deben inmiscuirse nunca en el mercado. Deben marcar, eso sí, las reglas del juego de dichos mercados, pero una vez establecidas, su papel pasa a ser el de vigilante de que la normativa se cumpla, nada más. Si alteran las reglas a su conveniencia para favorecer o perjudicar a algún competidor estarán provocando una inseguridad jurídica, lo que, a su vez, llevará a una revisión a la baja de la calificación del riesgo del país, con todo lo que esto conlleva. Normalmente, los mercados son más sabios y asignan mejor los recursos económico-financieros que los gobernantes”.

Guillén va más allá en sus afirmaciones y explica que “si no hay problemas de restricción de la competencia, los gobiernos no deberían inmiscuirse. Pero el caso de Endesa y la electricidad son distintos. Endesa tiene centrales nucleares, abastece a las islas Canarias y participa en el gasoducto de Argelia. Es decir, es una situación especial”. Con esto, el profesor de Wharton no quiere decir que el Estado español deba impedir la opa de E.ON, algo que “despertaría las iras comunitarias”. En su opinión, la solución perfecta sería que “Gas Natural mejorase la oferta de E.ON. De esta manera, todo el mundo estaría contento: el Gobierno, los accionistas y la Unión Europea. Dejemos que el mercado opere”.

El director técnico del Sector Financiero del Instituto de Empresa (IE) en Madrid, Manuel Romera, explica que el planteamiento debería ser: “¿Queremos tener competitividad o no?” En su opinión, “hemos hecho el esfuerzo –no sólo con recursos económicos- de entrar en la Unión Europea y clama al cielo que ahora no valga para nada”. No es posible que uno “quiera ser europeo para comprar pero no para ser comprado”. Según Romera, el sector energético español debería ser más competitivo y esto no se logra a través del intervensionismo. “Todos ponen trabas”, asegura, refiriéndose a España, Francia o Italia. Sin embargo, señala que es Reino Unido, curiosamente, uno de los que no han adoptado el euro, el que más respeta las reglas del juego y, tal vez por eso, sea una de las economías europeas que mejor funciona. El modelo anglosajón está más abierto a este tipo de operaciones. Por ejemplo, con la compra de Abbey por parte de Santander, “la sociedad inglesa ha sido la que más ha ganado” porque el banco español ha llevado allí su modelo de gestión y ahora la gente puede domiciliar recibos o acceder a hipotecas más baratas.

En un principio, el ministro español de Economía, Pedro Solbes, aseguraba que entre compañías europeas “no existía pasaporte”. Sin embargo, el ministro de Industria, José Montilla, no pensaba lo mismo y decidió que había que hacer algo para que E.ON no lograse hacerse con Endesa, a pesar de que su oferta era mejor que la de Gas Natural. Mientras que la alemana ha ofrecido 27,5 euros en metálico por acción, la española ofrece 7,34 euros y 0,569 acciones de Gas Natural, es decir, 21,3 euros por acción. La respuesta del Ejecutivo español ha sido modificar la legislación para otorgar más competencia a la Comisión Nacional de Energía (CNE) para que pueda intervenir, incluso evitar, la opa de E.ON. Como era de esperar, esto no ha gustado nada en Europa, y la polémica, una vez más, está servida. En opinión de Manuel Romera, “el Real Decreto es de locos” porque va en contra de los principios que defiende la UE.

España ha utilizado como argumento la política proteccionista de su vecino, la condición estratégica del sector energético para un país y la llamada ‘acción de oro’ que mantiene el Gobierno alemán en E.ON. Como era de esperar, el secretario de Estado para la Energía alemán, Georg Wilhelm Adamowitsch, ha explicado la situación de la Administración en la eléctrica. Según ha asegurado, “E.ON es una empresa totalmente independiente en bolsa sobre la que el Gobierno alemán no tienen ninguna influencia”. Todo es un malentendido, añade, “E.On es una compañía cotizada que no está controlada por la política”. Wilhelm asegura que no hay ningún ‘acción de oro’ pero sí una limitación temporal, hasta 2012, por la que el gigante eléctrico alemán se compromete a mantener en aras del “bien común” la distribución de gas en Alemania.

¿Quién es E.ON?
Esta idea de la ‘acción de oro’ viene desde su creación, hace seis años, producto de la fusión de las industrias centenarias germanas VEBA y VIAG. En 2002, complementó su valor estratégico con la compra de la gasista Ruhrgas, tras una fuerte batalla legal. Entonces, el Gobierno alemán autorizó la fusión, pero con algunos requisitos. Además de obligar a E.ON a vender algunas participaciones, sobre todo las de agua, impuso al gigante de Dusseldorf otras condiciones, la más importante es que si E.ON obtuviera otro propietario que implicase otro reparto de la distribución de gas en Alemania, tendría que desprenderse de Ruhrgas. Esta cláusula está vigente hasta 2012. Sin embargo, y pese a las explicaciones del responsable de Energía, la propia compañía, en el folleto destinado a los inversores de Estados Unidos (SEC, 2004), describe que el Ministerio de Economía “tiene derecho a tomar algunas iniciativas (incluida la imposición de un posible veto) en el caso de que E.ON decida vender o se produzca una toma de control sobre Ruhrgas o si hay un cambio de control sobre E.ON”. Adamowitsch ha aclarado que “se encontró una fórmula que está pensada sólo para el caso de que E.ON pueda ser adquirida por una empresa que quisiera ceder o vender a cuartos o quintos sus activos de gas, poniendo en peligro el acceso de Alemania a los gasoductos y, por tanto, a su aprovisionamiento. Sólo en un caso así, podríamos echar mano de la citada cláusula”.

Actualmente, el grupo alemán es segundo del ránking en producción, por detrás de EDF, aunque es líder en facturación. Tiene una plantilla de 79.000 empleos y más de treinta millones de clientes en veinte países europeo y Estados Unidos. Su eventual integración con Endesa le proporcionaría veinte millones más de consumidores, además de aumentar sus empleados hasta los 107.000. Sus proveedores principales son Rusia, Noruega y Holanda. Además de tener fuerte presencia en los países escandinavos, en Reino Unidos y en EE.UU, donde es especialmente fuerte tras una política muy agresiva de expansión, en los países del centro y este de Europa controla el treinta por ciento del mercado.

El consorcio alemán logró en el último ejercicio un beneficio neto de 7.400 millones de euros y, al contrario que sus competidores, no tiene deuda, por lo que su situación financiera es envidiable para sus competidores. De ahí, que sea un gran rival para enfrentarse en cualquier opa. En caso de lograr fusionarse con Endesa, se convertiría definitivamente en el grupo energético más grande el mundo. En Europa el grupo resultante produciría 327 teravatios (Twh) por hora (un billón de kilovatios por hora), vendería 515 Twh eléctricos, 931 Twh de gas y tendría 41 millones de clientes; en América la producción eléctrica ascendería a 94 Twh, vendería 93 Twh y tendría un total de 13 millones de clientes. El valor de la empresa en Twh sería de 140.000, seguido de EDF con 130.000 Twh. El tercer puesto sería para la japonesa Tokio Elec. (90.000 Twh); el cuarto para la estadounidense Exelon/PSEG (70.000 Twh); quinta sería la alemana RWE (65.000 Twh); sexta, la italiana Enel (55.000 Twh); y séptima la francesa Suez (50.000 Twh), que adelantará posiciones tras la fusión con Gaz de France.

¿Gas Natural o E.ON?
Ante la fuerza financiera de E.ON, Gas Natural sólo tiene dos opciones. O juega la carta política, y el Gobierno español se enfrenta de lleno con la Comisión Europea y el Gobierno alemán, o aumenta el precio de la opa, como está previsto. El problema es que las cuentas de la alemana están mucho más saneadas que las de la española, por lo que se corre el riesgo de entrar en una guerra de precios en la que Gas Natural tiene mucho que perder. Ese es el problema de que el pez chico intente comerse al grande, como aseguran los expertos. Aunque, desde una perspectiva del mercado, parece que la mejor opción para Endesa es E.ON, Mauro Guillén, de Wharton, no comparte esta visión y asegura que “Endesa no ha tenido mucha suerte en su expansión internacional y podría ser más rentable de lo que es. Por este motivo, está en el punto de mira de otras empresas. E.ON es una buena compañía, pero no es un líder en el mundo. Gas Natural, pese a su menor tamaño, tiene una presencia importante en el mundo”. En su opinión, sería “más positiva una compra por parte de Gas Natural. Falta ver si pueden subir la oferta hasta superar la de E.ON”.
Manuel Romera señala que no es fácil saber cuál es la mejor oferta. Todo depende de para quién. En su opinión, a nivel económico y de mercado “quizá es mejor la propuesta de E.ON” porque “respeta las reglas” y así habría en España un competidor más, en lugar de uno menos, algo que redundaría en beneficio de los clientes. “Es una operación compleja” en la que todo el mundo ha olvidado que “los reyes son los accionistas, que son quienes deciden si, finalmente, acuden o no a la opa”. Tal vez por eso, nadie puede lanzar una opa contra Gas Natural, ya que entre La Caixa y Repsol YPF poseen más del cincuenta por ciento de una compañía que es difícil que vendan.