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El clúster tiene dos capas con propiedades de resiliencia distintas:
La propiedad central es que la periferia puede detenerse sin comprometer la columna. La parada de una línea de valor añadido reduce el margen económico, no la continuidad de los servicios esenciales.
| Módulo parado | Efecto aguas abajo | Amortiguador | Ruta alternativa | Riesgo residual |
|---|---|---|---|---|
| Un módulo de desalación | Menor producción de permeado | Embalse S04 y depósitos con ≥ 7 días de autonomía | Los módulos restantes elevan su carga | Bajo |
| Depuradora | Se interrumpe el agua regenerada | Balsa de laminación de 48 horas aguas arriba del biológico; depósitos de agua regenerada | Permeado para los usos prioritarios | Medio |
| Horno de cal S02 | Sin CO₂ ni cal viva para el Solvay; sin cal aérea para el hempcrete; −7 MW·s de inercia; menos vapor recuperado | Existencias de cal y de carbonato sódico | Caldera de electrodos hasta ≈ 9,4 MW; H = 4,51 s | Medio |
| Horno de vidrio V03 | Menos vapor recuperado; −7 MW·s de inercia | Existencias de vidrio | Caldera de electrodos hasta ≈ 9,95 MW | Bajo |
| Ambos hornos | H = 4,45 s < 4,50 s | — | Maniobra prohibida por el enclavamiento | — |
| Caldera de electrodos | Déficit de 10,70 t/h de vapor | Inercia térmica del colector | Reducción de la carga de la papelera y de los evaporadores; las camas siguen evaporando con el sol | Medio |
| Un condensador síncrono | La energía cinética baja de 494 a 254 MW·s | — | Regla de operación de 19.3 | Medio |
| Planta Solvay | Sin carbonato sódico para el vidrio ni para el alginato | Existencias de carbonato | Compra temporal de carbonato | Bajo |
| Bateas de kelp | Sin macroalga para la biorrefinería marina | Kelp seco para 60 días en la biorrefinería; banco de semilla para resembrar | Kelp de terceros; la concha se sustituye por caliza de la cantera | Medio |
| Biorrefinería marina | Sin alginato para el envasado cosmecéutico | Alginato terminado para 60 días | Proveedor alternativo cualificado | Medio |
| Fotobiorreactores de astaxantina | Sin pigmento para el envasado cosmecéutico | Astaxantina para 60 días en cámara fría | Reinoculación desde el banco de cepas | Bajo |
| Cosecha de cáñamo | Sin tallo para el descortezado entre dos campañas | Parque de balas que cubre el intervalo entre cosechas más 30 días | Cañamiza reservada a los prefabricados; la papelera modula su carga | Medio |
| Electrodiálisis bipolar | Sin sosa interna (1.432 t/año) ni ácido clorhídrico para acondicionar la admisión de la desalación | Existencias de sosa; depósito de ácido de 30 días | Suministro de proximidad ampliado | Bajo |
| Electrocloración | Sin hipoclorito para la desinfección | Existencias de hipoclorito | Hipoclorito adquirido; desinfección ultravioleta del agua regenerada | Bajo |
| Pirólisis TEC-02 | Los lodos no se inertizan | Almacén estanco de lodos | Ninguna aplicación al suelo: los lodos esperan | Medio |
| Grupo despachable de biometano | Sin cobertura en las horas sin viento ni sol | Reserva presurizada de 28 t (39.000 Nm³ a 250 bar, una noche de calma a plena carga); enlace de 132 kV | Importación temporal por el enlace mientras se repara | Medio |
| Un circuito del enlace de 132 kV | Ninguno: el otro circuito asume la exportación | Segundo circuito | — | Bajo |
| Los dos circuitos del enlace | Sobrante súbito de hasta 39,52 MW; sin salida para el excedente | Masa rotante | Disparo transferido al fotovoltaico en menos de 150 ms y paso a modo isla (19.5 y 19.7) | Medio |
Los dos condensadores síncronos con volante aportan 480 de los 494 MW·s de energía cinética del clúster. Con el enlace de 132 kV cerrado, la salida de uno de ellos no compromete la estabilidad, porque el sistema interconectado sostiene la frecuencia. El riesgo aparece si, con un condensador fuera, el enlace se abre: quedan 254 MW·s y el mayor escalón admisible baja a
\Delta P_{max} = \frac{2\,E_{cin}\,\mathrm{RoCoF}_{max}}{f_0} = \frac{2 \times 254 \times 0{,}94}{50} \approx 9{,}55\ \mathrm{MW}
La regla de operación es por eso triple. Mientras un condensador esté fuera de servicio: (1) el enlace no puede abrirse por maniobra; (2) la exportación se limita a 9,55 MW, porque el disparo del enlace es entonces la mayor contingencia; y (3) cada uno de los seis bloques fotovoltaicos se divide en dos abriendo su acoplador de barra, de modo que, si el enlace dispara, un disparo transferido reduce el fotovoltaico a 12 × 9,55 = 114,6 MW y la eólica a 28,7 MW en menos de 150 ms. Los acopladores se cierran de nuevo sólo cuando el condensador lleva quince minutos a velocidad y excitación nominales. El mantenimiento se programa en junio y julio, cuando la irradiancia austral es menor: tres semanas al año cuestan unos 5,6 GWh de exportación.
El horno de cal S02 es el nodo de mayor conectividad del clúster. Alimenta a la vez la ruta Solvay (CO₂ y cal viva), el hempcrete (cal aérea), el anillo de vapor (calor de humos) y la estabilidad de la red (turbogenerador de recuperación). Su parada se propaga a cuatro subsistemas. Tres factores la contienen:
En modo conectado una contingencia se absorbe por el flujo del enlace y la única condición es que el margen del enlace, en la dirección requerida, sea mayor que la potencia perdida. No hay que limitar ni el fotovoltaico ni la eólica.
En modo isla la inercia es la única defensa durante los primeros 250 milisegundos, y el mayor escalón admisible es de 18,57 MW con los dos condensadores. Eso exige topes de despacho:
| Máquinas acopladas | Mayor escalón | Fotovoltaico máximo | Eólica máxima |
|---|---|---|---|
| Dos condensadores | 18,57 MW | 111,4 MW (6 bloques) | 55,7 MW (3 circuitos) |
| Un condensador | 9,55 MW | 114,6 MW (12 sub-bloques) | 28,7 MW |
Los topes cuestan poco, porque en isla la carga absorbible es de 113 MW —la carga firme, la desaladora y la electrólisis— y el recurso que la excede se vierte de todos modos. En la muestra física de 576 horas, sin topes serían inestables 304 horas de isla; con ellos, ninguna. La energía útil que restan es de unos 56 MWh por cada día de operación en isla.
Frente a la pérdida simultánea del 70 % de la eólica, que sólo es creíble por un modo común como un temporal, los aerogeneradores se especifican con parada suave por viento extremo: reducen potencia en rampa en lugar de desconectarse en escalón, y los variadores de la electrólisis siguen esa rampa sin que la frecuencia llegue a notarlo.
| Nivel | Se entra cuando | Se sacrifica | Se protege siempre |
|---|---|---|---|
| 0 · Nominal | Frecuencia entre 49,8 y 50,2 Hz, vapor ≥ 11,5 bar, embalse en consigna, dos condensadores | — | todo |
| 1 · Flexibilidad | Frecuencia fuera de banda 10 s, vapor < 11,5 bar o déficit previsto | Electrólisis, desaladora fuera de ventana, horno de cal al 80 % | todas las cargas firmes |
| 2 · Desacoplo selectivo | Frecuencia < 49,4 Hz, vapor < 10,6 bar, embalse < 25 %, un condensador fuera, enlace abierto o parada química | Caldera, horno de cal, cantera, lavado de sal, prefabricados | vidrio fundido, digestión, acuicultura, agua potable, depuradora |
| 3 · Supervivencia | Frecuencia < 49,0 Hz, sin condensadores, o isla en calma sin grupo despachable | Todo salvo el presupuesto de supervivencia | aireación, agua a 100 L/hab·día, depuradora, vidrio en mantenimiento en caliente, protecciones |
Los relés de subfrecuencia traducen la tabla a milisegundos: a 49,8 Hz, los variadores de la electrólisis y de la desaladora reducen su consumo exactamente lo necesario; a 49,4 Hz se desconecta la caldera, porque el anillo de vapor aguanta más de dos minutos; a 49,2 Hz el horno de cal pasa a mantenimiento en caliente, con 71 días de cal en el silo; y a 49,0 Hz el horno de vidrio reduce a su potencia de mantenimiento, sin que el baño llegue a congelarse.
El anillo de vapor tiene su propia jerarquía. Su capacidad es de apenas 104 kg por bar: si un horno dispara, la presión cae de 12 a 10,5 bar en 131 a 163 segundos. La caldera de electrodos, que trabaja de forma continua a 7,11 MW, dispone de 2,9 MW de margen para reponer ese vapor, y la potencia que necesita la libera el propio horno disparado. Si no bastara, se corta primero la evaporación de salmuera, que puede esperar en las balsas; después el secado de celulosa; y la digestión, al final, porque es lo único del anillo que no se puede reiniciar a voluntad.
La carga firme de procesos continuos es de 28,14 MW y el mínimo técnico nocturno consolidado, con el bombeo en su mínimo escalonado, de 29,34 MW. El presupuesto de supervivencia es de 11,61 MW: los 14,86 MW del grupo despachable, la eólica residual en una calma y la central de pie de presa, menos el mantenimiento en caliente del vidrio. En una madrugada de calma prolongada de catorce horas el hueco nocturno queda en 22,48 MW, y la central de pie de presa recorta de él 15,92 MWh por noche. La aireación y la recirculación de la acuicultura son su mayor partida; con ellas por debajo de unos 7,7 MW, la depuradora, la distribución de agua a 100 L por habitante y día, los auxiliares de los condensadores y las protecciones caben en él. La balsa de laminación permite además reducir la aireación de la depuradora mientras dura la calma.
La restitución sigue el orden inverso, con cada escalón rearmado tras un período de estabilidad. El arranque en negro, si NamPower no está en tensión, parte del grupo de biometano de 11 MW, que energiza los servicios esenciales, arranca los condensadores con su convertidor estático y permite reincorporar el fotovoltaico bloque a bloque.
En las horas de exportación, la desaladora y la electrólisis funcionan ya a su máxima potencia: si no lo hicieran, ese excedente no se estaría exportando. Si el enlace dispara, no pueden absorber nada más y el sobrante sólo desaparece reduciendo el fotovoltaico. Por eso el interruptor de frontera lleva un disparo transferido que ordena a los inversores reducir su potencia en menos de 150 milisegundos. Sin él, la frecuencia subiría a 52,2 Hz con 45 MW exportados.
Aun con el disparo transferido, perder de golpe 45 MW exportados produciría una variación inicial de frecuencia de 2,28 Hz/s, por encima del límite de 0,94. El enlace se construye por eso con dos circuitos. La pérdida de uno no reduce la potencia exportada, porque el otro la asume; la pérdida simultánea de ambos es un evento extremo que admite hasta 2,0 Hz/s y fija la exportación máxima en 39,52 MW. Con ese límite se exportan 113,26 GWh al año, el 89 % de lo que permitiría el enlace sin restricciones. Cualquier ampliación futura de la evacuación se hace añadiendo circuitos independientes, cada uno con su propio estudio de estabilidad.
El clúster tolera la parada de cualquier módulo individual sin perder la continuidad de sus servicios esenciales. Los dos nodos que exigen ingeniería específica son el condensador síncrono, que requiere la regla de fraccionamiento del despacho, y el horno de cal, que requiere el enclavamiento y las existencias intermedias. A ellos se suma el enlace de 132 kV, cuyo disparo en máxima exportación es la mayor contingencia del sistema y exige el doble circuito y el disparo transferido. La consolidación de este análisis exige un análisis de modos de fallo (AMFE) y un estudio HAZOP formales, con tasas de fallo, tiempos de reparación y dimensionado explícito de cada amortiguador, en la ingeniería de detalle.