Mejora del modelado de vulnerabilidad de la red eléctrica española ante una tormenta solar

Un último estudio sobre la conductividad del subsuelo en el Noreste de España mejora las predicciones sobre la vulnerabilidad de la red de energía del país a las tormentas solares.

Amanecer detrás de una línea de transporte de energía a lo largo de una línea costera cerca de Barcelona, España. La electricidad en todo el mundo se enruta a través de subestaciones que podrían estar expuestas a fuertes corrientes inducidas durante una tormenta solar. Crédito: Alex Marcuello.

Cuando se piensa en regiones vulnerables a las tormentas solares y sus efectos geomagnéticos, los primeros lugares que probablemente vienen a la mente son las altas latitudes, como Canadá, el norte de los Estados Unidos o Escandinavia, regiones que experimentan regularmente una fuerte actividad geomagnética y espectaculares exhibiciones de auroras.

Pero en un país como España, con su cálido clima mediterráneo y latitud geomagnética equivalente a  Florida en Estados Unidos, probablemente no se nos ocurriría. Sin embargo, la historia demuestra que las regiones de baja latitud también deben estar en guardia. No hay que olvidar que durante la famosa tormenta solar de 1.859 conocida también como evento Carrington en honor al astrónomo inglés Richard Carrington siendo el primero en observarla, es la más fuerte registrada. Las auroras fueron reportadas hasta el sur de Cuba, y los telégrafos fallaron en los Estados Unidos y Europa.

La historia de la gran tormenta solar de 1859, el evento Carrington. ¿Que pasaría si hoy en día sucediera una tormenta solar igual?

El Índice Dst (Disturbance Storm time) es una medida de la actividad geomagnética utilizada para evaluar la severidad de las tormentas magnéticas. En el se refleja la respuesta fundamentalmente en latitudes ecuatoriales de la magnetosfera a la interacción con el viento solar. En esta gráfica les mostramos de forma comparativa la intensidad de las mayores  tormentas solares registradas.

Ahora un nuevo estudio liderado por Joan Miquel Torta, catedrático de la universidad Ramon Llull en el Observatorio del Ebro en colaboración con un grupo del Instituto Geomodels de la Universidad de Barcelona, y publicado recientemente en la revista científica Space Weather, demuestra cómo mejorar las evaluaciones de vulnerabilidad de la red de energía española midiendo la conductividad del lecho rocoso por debajo de las subestaciones críticas. El método podría ser utilizado por otros países que buscan evaluar rápidamente su vulnerabilidad al clima espacial.

La amenaza a las redes eléctricas durante estas tormentas solares se debe a la capacidad de estas para inducir una fuerte actividad geomagnética, lo que a su vez puede inducir fuertes corrientes en las líneas eléctricas, a este fenómeno se le conoce como corrientes geomagnéticas inducidas o GIC (Geomagnetically induced currents) y es Uno de los eventos más temidos de la meteorología espacial, los eventos GIC.

Lo complicado es el hecho de que la fuerza de estas corrientes también depende de la conductividad del subsuelo. Esto varía dependiendo del tipo de roca y puede cambiar significativamente a través de los límites geológicos o donde grandes extensiones de agua están presentes. Aunque algunas naciones tienen recursos dedicados para trazar de manera exhaustiva estas diferencias en miles de lugares, como el proyecto EarthScope en los Estados Unidos, otras naciones pueden examinar sólo en algunos lugares, cerca de importantes subestaciones de la red eléctrica.

Para evaluar la utilidad del estudio, los autores llevaron a cabo una de estas mediciones cerca de una subestación de la red eléctrica española situada en Vandellòs, en Cataluña, junto al Mar Mediterráneo, cerca de la central nuclear de Vandellós 2.

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Central nuclear de Vandellós II, en Tarragona. EFE

 

Estos estudios usan el método MT (magnetotelúrico) una técnica geofísica que permite caracterizar las estructuras del subsuelo en base a la distribución de la resistividad eléctrica. Este parámetro físico es muy sensible a pequeños cambios en la composición de un determinado volumen de roca, por lo que está condicionado por factores como la naturaleza y composición de la roca, la porosidad, la proporción de poros saturados, las características del fluido de saturación, la presión o la temperatura. Evaluando la señal electromagnética natural presente en estos sitios, que es una función de la respuesta de inducción de la región a las variaciones del campo magnético natural. Fluctuaciones en esta señal se comportan como el disparo de un pulso electromagnético en el suelo, enviando la corriente a través de la roca por debajo. Las perturbaciones electromagnéticas se propagan de nuevo a la superficie, donde los instrumentos pueden medirlas e inferir la conductividad de la roca subyacente.

 El equipo utilizó estas medidas, en un modelo para predecir cuán fuertes serían las corrientes en la subestación de Vandellòs durante una tormenta solar y las comparó con datos reales de varias tormentas en 2011 y 2012. El equipo encontró que las lecturas de MT mejoraron significativamente las predicciones, en particular, porque revelaron que la cercanía al Mar Mediterráneo afecta fuertemente la respuesta electromagnética de la Tierra en la región. Por una métrica del rendimiento del modelo, las lecturas de MT mejoraron la exactitud de las predicciones por un factor de 8.

La cuestión más esencial para mejorar la coincidencia entre las predicciones del modelo y las observaciones reales provino del uso de información geoeléctrica realista que implica mediciones locales de MT. Además, el equipo encontró que otra entrada clave en el modelo, la fuerza de la sobrecarga del campo magnético de la Tierra, podría interpolarse a partir de los datos existentes de los registros de varios observatorios cercanos con diferentes técnicas sin perjudicar significativamente el rendimiento del modelo. Eso es en parte porque en latitudes más bajas, el campo magnético de la Tierra es más uniforme que en los polos. El equipo llegó a la conclusión de que realizar estudios de MT en las centrales críticas sería una forma efectiva para que las regiones de las latitudes más bajas evaluaran su riesgo y estuvieran preparados cuando ocurriera la próxima tormenta solar.

Fuentes:

https://eos.org/research-spotlights/ground-surveys-reveal-space-weather-risk-to-spains-power-grid

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2017SW001628/abstract

 

 

 

 

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