La dependencia de la humanidad de la electricidad se ha visto aliviada aún más por la pandemia mundial de COVID-19. Es imposible imaginar la vida moderna sin ella, careciendo de todo, desde luces hasta Internet. ¿Qué pasaría si todo eso desapareciera durante la noche? ¿Si todas nuestras redes eléctricas fallaran esencialmente simultáneamente? Esto es más que el escenario de una novela distópica: es una posibilidad real. Una gran tormenta geomagnética desencadenada por el sol podría hacer estallar los transformadores que son un componente esencial de nuestras redes eléctricas. Y ya ha pasado antes.

La física

El sol emite una corriente constante de partículas cargadas conocidas como viento solar. La Tierra está protegida en gran medida de este viento por su campo magnético generado internamente. El campo magnético crea una especie de burbuja alrededor de la Tierra conocida como la magnetosfera. La magnetosfera nos protege de la peligrosa radiación solar y evita que el viento se lleve nuestra atmósfera. En los polos magnéticos, parte del material del viento solar puede abrirse camino hacia la atmósfera de la Tierra. Esto es lo que causa las auroras, y por qué generalmente solo se pueden ver alrededor de los Polos Magnéticos Norte y Sur.

Ocasionalmente, el sol puede liberar chorros de energía más fuertes conocidos como eyecciones de masa coronal (EMC). Estas eyecciones pueden arrojar miles de millones de toneladas de material de la atmósfera extendida del sol, la corona solar, y enviarlos a toda velocidad a través del espacio a velocidades increíbles, ocasionalmente en nuestra dirección. Pueden tardar desde varios días hasta solo 15 horas en llegar a nosotros. Las EMC más grandes son el resultado de la relajación de líneas de campo magnético altamente retorcidas, a menudo acompañadas de una llamarada solar. Por lo general, ocurren cerca de áreas con gran actividad de manchas solares y son más probables cuando la actividad del sol está en un pico conocido como el máximo solar en el ciclo solar.

La historia

El sol estaba en su máximo solar en 1859, cuando la electricidad aún no estaba extendida y se usaba principalmente con sistemas telegráficos. Richard Carrington estaba observando manchas solares en una imagen proyectada del sol en la mañana del 1 de septiembre cuando notó dos manchas de luz increíblemente brillantes.

Figura 1: Las manchas solares y las llamaradas solares (etiquetadas A y B) observadas por Richard Carrington en 1859. Fuente: MNRAS

Muy temprano a la mañana siguiente, la aurora iluminó el cielo nocturno, extendiéndose tan al sur como el Caribe en el Hemisferio Norte. Cuanto más al norte, más brillante aparecía la aurora, despertando a los mineros de oro en las Montañas Rocosas y proporcionando suficiente luz para leer en el noreste de los Estados Unidos. Los sistemas telegráficos en Europa y América del Norte fallaron y algunos operadores telegráficos incluso recibieron fuertes choques.

El evento fue causado por la EMC más grande de la historia registrada. Los puntos brillantes de luz que Carrington observó fueron erupciones solares que acompañaron la expulsión. Horas más tarde, el CME llegó a la Tierra y las partículas cargadas que se movían rápidamente atravesaron la magnetosfera y entraron en la atmósfera, causando la brillante aurora que se observó en todo el mundo. Esas partículas cargadas descendieron por las líneas telegráficas y sorprendieron a los operadores cuando llegaron al final.

¿Qué pasa si ha pasado hoy?

Nuestras redes eléctricas de hoy en día son increíblemente más complejas que los sistemas telegráficos de 1859. El resultado exacto de un evento similar de la misma magnitud es imposible de decir. El evento más cercano con el que podemos compararlo es con las tormentas geomagnéticas de 1989, que fue un año de fuerte actividad solar. En marzo de 1989, la provincia de Quebec (que está cerca del Polo Geomagnético Norte) perdió electricidad durante 9 horas después de que una tormenta disparara los disyuntores. Pero ese evento fue significativamente menor que el de 1859.

Un evento de ese tamaño o mayor podría hacer estallar transformadores, partes esenciales de la red eléctrica, dejando a muchos sin energía. Dependiendo exactamente de dónde golpee más la tormenta, qué tan bien esté protegida la red contra las llamaradas y cuántos transformadores de repuesto estén disponibles, el corte de energía podría durar de 16 días a un par de años y el costo solo para los Estados Unidos podría ascender a 0 0.6 – trillion 2.6 billones.

Fig 2: Un modelo de la fuerza relativa de los campos eléctricos causados por otro Carrington evento de nivel. El sombreado púrpura indica áreas con campos eléctricos más grandes que serían golpeados más fuerte por una tormenta. Los peores efectos se observan en la costa atlántica y Canadá, debido en parte a su proximidad al Polo Geomagnético Norte.(Fuente: un informe de riesgos de Lloyd’s.)

Otro evento a nivel de Carrington es inevitable. Los registros aurorales se pueden utilizar para medir el tamaño histórico de tormentas pasadas. Indican que las tormentas como la que azotó Quebec ocurren aproximadamente cada 50 años, mientras que los eventos a nivel de Carrington ocurren aproximadamente cada 150 años. Han pasado 162 años desde 1858, pero no necesitamos entrar en pánico todavía. El sol, que opera en un ciclo de 11 años, solo tuvo un mínimo solar hace un año en abril de 2019. El próximo máximo solar, el período de mayor actividad, no ocurrirá hasta en algún momento de 2023-2026 y algunos máximos son más débiles que otros.

Después de la tormenta de 1989 que azotó Quebec, la provincia se preparó mejorando su infraestructura eléctrica a un alto costo inicial, pero con el conocimiento de que ahorraría dinero cuando llegara otra tormenta. Estados Unidos no está preparado de manera similar. A partir de 2002, el quince por ciento de los transformadores de gran potencia que aún estaban en uso se fabricaron antes de 1972 (cuando se introdujo una robustez significativa en los transformadores),. Incluso los transformadores modernos no están necesariamente equipados para hacer frente a un evento de nivel Carrington y no hay una reserva federal de transformadores, ya que se consideró demasiado costoso en un informe del Departamento de Energía de los Estados Unidos de 2017. Las compañías eléctricas tienen sus propias reservas, pero el número exacto y la ubicación de esas reservas se consideran información de propiedad exclusiva. En lugar de una reserva federal, el informe instó al gobierno a crear una evaluación independiente de la confiabilidad de los transformadores críticos y a trabajar con la industria para elaborar planes en caso de interrupciones importantes. No está claro si esto ha sucedido.

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