Una hermosa visualización de la red eléctrica europea (2022)
(121gigawatts.org)- Un mapa que representa la red de transmisión eléctrica de Europa con puntos de conexión y líneas eléctricas, y permite ver de un vistazo cómo encajan el consumo y la generación de cada región dentro de las restricciones reales del flujo de electricidad
- Los puntos verdes son nodos donde se genera más de lo que se consume, los puntos morados son nodos donde se consume más de lo que se genera, y los triángulos indican la dirección del flujo en las líneas eléctricas
- Las cifras mostradas son el resultado de un algoritmo de optimización que divide la fecha seleccionada en intervalos de 2 horas para satisfacer todo el consumo minimizando al mismo tiempo el costo total de generación
- Los datos provienen del modelo abierto de red eléctrica europea pypsa-eur, y el código de visualización está publicado en el repositorio
coppersushi - El método de cálculo es el mismo que el flujo óptimo de potencia usado en la operación real de redes eléctricas, pero como no se publican los precios reales de oferta ni la generación real, se usan supuestos basados en promedios históricos
Lo que muestra el mapa sobre el flujo eléctrico
- El mapa visualiza la red europea de transmisión eléctrica mediante puntos y líneas
- Cada punto es un punto de conexión donde se enlazan a la red el consumo eléctrico de los asentamientos cercanos y la producción eléctrica de las centrales
- Los puntos y símbolos distinguen el estado de oferta y demanda y el flujo de electricidad
- 🥒 Punto verde: genera más de lo que consume y envía electricidad a la red
- 🍇 Punto morado: consume más de lo que genera y toma electricidad de la red
- ▲ Triángulo: indica la dirección en que fluye la electricidad
- Al pasar el mouse sobre un triángulo se puede ver cuánta electricidad fluye por esa línea y la capacidad total de cada línea
- La cifra que aparece al pasar el mouse sobre un punto es la suma de la generación en ese nodo menos su consumo
Cómo se calcula el flujo óptimo de potencia
- Las cifras mostradas son el resultado de ejecutar un algoritmo de optimización para encontrar el flujo óptimo de potencia (optimal power flow)
- Para la fecha seleccionada, el algoritmo calcula lo siguiente
- Qué centrales deben producir electricidad y cuánta debe producir cada una
- Divide el día en intervalos de 2 horas
- Ajusta la generación para minimizar el costo total de producción
- Garantiza que se cubra todo el consumo eléctrico
- Para cada punto de conexión y cada intervalo de tiempo, reúne las siguientes entradas
- El consumo total de los asentamientos cercanos y la industria
- El precio de generación por MW de solar, eólica, hidroeléctrica, carbón, petróleo, gas y nuclear
- La capacidad total de generación por nodo de centrales existentes como gas, carbón y nuclear
- El estado de sol, viento y caudal de ríos calculado a partir de datos históricos de la fecha seleccionada
- La cantidad máxima de electricidad que pueden producir las centrales solares, eólicas e hidroeléctricas
- La cantidad máxima de electricidad que puede transmitir cada línea eléctrica
- Después estima y ajusta la producción de cada central para encontrar la combinación de menor costo de generación que cumple todas las condiciones
Origen de los datos y del código
- Los datos se toman de
pypsa-eur pypsa-eures un modelo abierto de optimización del sistema de transmisión europeo- El código adicional escrito sobre
pypsa-eurpara crear la visualización del mapa está publicado encoppersushi
Diferencias con la red eléctrica real
- El método matemático de cálculo es el mismo que usan los operadores reales de la red para mantener un suministro eléctrico estable
- Cuánto produce realmente cada central depende del precio que ofrece
- Ese precio cambia mucho con el tiempo, y ni los precios reales ni la generación real son públicos
pypsa-eurasume precios para solar, eólica, carbón, nuclear y otras fuentes con base en promedios históricos, y luego ejecuta un algoritmo de optimización que satisface todo el consumo con el menor costo de producción posible- Por eso, el resultado se parece a la forma real de calcular “quién produce cuánto y cómo fluye la electricidad”, pero los datos de entrada no son los precios reales de oferta ni la generación real
- Las limitaciones del modelo se tratan con más detalle en el capítulo 4 del artículo de
pypsa-eur
Energías renovables y restricciones de la red
- Si se electrifican la calefacción, los autos de pasajeros y el transporte en camiones, y además la electricidad se produce casi por completo sin emisiones, se puede reducir la mayor parte de las emisiones de los países desarrollados
- Pero no basta con construir más instalaciones de generación renovable
- Hay que cubrir el consumo de todas las regiones, y si la red no puede soportarlo, la energía producida podría no poder usarse y terminar desperdiciándose
- También importa dónde se construye la generación renovable, y es necesario considerar al mismo tiempo las restricciones de la red para que la electricidad producida pueda usarse de verdad
- Como texto relacionado que trata este problema con mayor profundidad, se enlaza The Copper Plate Must Die
1 comentarios
Comentarios de Hacker News
Si miras Francia a una escala en la que se ve todo el país, todos los puntos verdes están cerca de plantas nucleares
Muestra muy bien que la red eléctrica francesa funciona mayormente con energía nuclear
Me pregunto si al ver el mismo mapa en verano, los cambios en la composición eléctrica producirían un mapa distinto
Queda claro que la energía nuclear necesariamente debe formar parte de la mezcla para la generación eléctrica sin emisiones
Por eso las plantas nucleares de Alemania todavía aparecen como si estuvieran produciendo electricidad
La UI es buena y los datos son interesantes, pero no parece estar conectado a datos reales en tiempo real como http://gridwatch.co.uk/ o https://gridwatch.templar.co.uk/france/, sino más bien a una estimación estática de valores promedio
Dice que usa intervalos de 2 horas, pero no queda claro porque no hay ninguna indicación de la última hora de actualización
Sin embargo, la cantidad de electricidad que cada planta genera realmente depende del precio ofertado, y ese precio cambia mucho de una hora a otra; además, ni los precios ni la generación son públicos
En su lugar, pypsa-eur asume precios para solar, eólica, carbón, nuclear, etc. con base en promedios históricos, y luego ejecuta un algoritmo de optimización para cubrir todo el consumo al menor costo de producción
Por ejemplo, revisé un poco y la planta de Fessenheim en Francia todavía aparece, pero ya no produce electricidad
Personalmente, prefiero la opción más rápida y clara: https://app.electricitymaps.com/
electricitymaps.com ofrece una perspectiva macro mucho mejor para ver los flujos entre países, mientras que este mapa es bueno para ver puntos individuales de generación y sus flujos
Ahí tienen todos los datos y el visor también es bastante bueno
Que el mapa esté inclinado así y no haya forma de cambiarlo me enfurece de manera irracional
Mientras más acercas el zoom, peor se vuelve la distorsión, y ni siquiera al alejarlo al máximo desaparece la distorsión del ángulo
Seguro fue una función que el programador hizo con esfuerzo deliberado, pero me pregunto quién habrá pensado que era una buena idea
Es como el minimapa de navegación de un auto o de un juego que no mantiene el norte arriba, pero peor
Tu yo de mayor te lo agradecerá
Alguien lo hizo gratis y lo ofreció gratis; simplemente no era perfecto, y en la vida hay cosas peores
Si de verdad es enojo, probablemente haya otra causa de fondo y esto sea solo el detonante
Si toda la red eléctrica del continente está sincronizada, siempre me pregunté cómo sabe cada país a quién le exporta o de quién importa electricidad.
Supongo que se pueden medir las importaciones y exportaciones totales comparando generación y consumo, pero ¿cómo determinan de qué país vecino reciben y a cuál le envían?
Rusia también es una gran porción de Europa, pero no está incluida en el mapa de arriba, y creo que podría estar en la misma red eléctrica que los países bálticos.
Sobre la pregunta en sí, medir el flujo de energía es ingeniería eléctrica común, y los medidores eléctricos domésticos hacen lo mismo.
Aunque más que hacerlo directamente el Estado, lo hacen los operadores.
En EEVblog hay un video que explica bien cómo funciona esto en un medidor eléctrico doméstico analógico: https://www.youtube.com/watch?v=P_3DXcB9-xE
Energy Charts tiene tanto gráficos de flujos físicos como de transacciones para Alemania.
Transacciones: https://www.energy-charts.info/charts/energy/chart.htm?l=en&c=DE&source=tcs_saldo
Flujos físicos: https://www.energy-charts.info/charts/energy/chart.htm?l=en&c=DE&source=cbpf_saldo
No son lo mismo, así que a veces simplemente aparece electricidad en tránsito, aunque creo que aquí hay que entender “tránsito” de forma bastante laxa.
Supongo que por separado sí saben quién pagó por qué.
Entre países interconectados, los proveedores también pueden participar en otros mercados.
Una central eléctrica francesa puede vender electricidad a España, pero no a Portugal.
La clave es que el precio ofertado por cada operador se calcula, en cierta medida, en función del costo de oportunidad.
Una turbina eólica no puede vender más tarde la electricidad que no venda ahora con el viento actual, así que no tiene costo de oportunidad, y todas las ofertas aceptadas para una previsión determinada se liquidan al precio de la oferta más cara entre ellas.
Como referencia, 1.21 GW es una referencia a la película Back to the Future de 1985.
Clip de la escena: https://www.youtube.com/watch?v=BDuZqYeNiOA
Información de la película: https://en.wikipedia.org/wiki/Back_to_the_Future
Si todavía no la viste, vale la pena ver toda la trilogía; es muy divertida y apta para toda la familia.
En mi visión del mundo, perteneces a un grupo realmente fascinante por lo pequeño que es.
https://youtu.be/AtPA6nIBs5g?si=QidOC7VEn6mxXjBK
Me pregunto dónde pronuncian así gigawatts.
Esta visualización es bastante rara.
Parecería que el grosor de las líneas es proporcional a la cantidad de watts, pero en realidad no parece ser así.
Entonces no sé qué representa, y resulta muy confusa y bastante engañosa.
También hay un dashboard de Grafana hecho con datos eléctricos de Europa en https://energygraph.info/.
Lo característico de Austria es la hidroelectricidad por bombeo.
Como tiene muchas montañas y valles, usa los lagos como baterías gigantes.
Cuando hay exceso de oferta, bombea agua hacia arriba; cuando la demanda es alta, la deja bajar para generar electricidad.
Así mantiene estables las líneas de transmisión y compensa factores como la falta de viento, los tiempos de arranque y parada de las centrales térmicas y las diferencias en los patrones de consumo por el clima frío.
Como se necesita agua para bombearla de nuevo hacia arriba, hace falta un gran embalse inferior debajo de la represa o un río con mucho caudal, y eso es aún más raro que un buen sitio hidroeléctrico.
Las centrales de bombeo completamente artificiales al estilo de Taum Sauk County son casi casos únicos.
En relación con la capacidad eléctrica, Suiza es un gran usuario y beneficiario a nivel mundial; en términos absolutos, solo China, Japón y Estados Unidos tienen una capacidad de generación que supera los dos dígitos de GW.
Algo que se podía ver en la visualización es que las principales ciudades parecen extraer electricidad de las zonas alrededor, pero también cuentan con grandes centros de generación.
Esto es especialmente evidente cerca de Londres.
Parece lógico si se considera que las grandes ciudades tienen una alta demanda por su consumo tanto industrial como residencial.