¿Son la energía nuclear y la de origen renovable meras extensiones de los combustibles fósiles?

Queridos lectores,

Desde el principio existe cierto debate en los foros de divulgación de la crisis energética sobre cuál es el verdadero papel de las fuentes de energía que actualmente se consideran como alternativas a los combustibles fósiles. Nominalmente estas fuentes de energía (nuclear por un lado y renovables en general por el otro) se presentan como los salvadores de nuestra sociedad industrial y de consumo, y sus potenciales problemas se suelen presentar bajo media luz, lo que lleva después a debates muy enconados (a mi me han llegado a decir que soy un defensor de la nuclear y que soy un defensor de las renovables, en el mismo día). En este blog hemos hecho ya muy extensa revisión de algunos de los problemas de la energía nuclear y de algunas de las diferentes opciones renovables más en boga hoy en día, habiendo dedicado a cado uno de estos dos bloques no menos de seis artículos (hay una barra de búsqueda en el lado derecho de este blog, que puede ser útil al lector sobrevenido). Hay, sin embargo, un tema que aquí sólo se ha discutido muy tangencialmente: ¿son viables las alternativas energéticas si cesa el subsidio fósil?

Hay autores, como Gail Tverberg, que afirman que nuestros métodos de explotación de la energía renovable convierte a estas fuentes en extensiones de los combustibles fósiles (fossil fuel extenders, en inglés). Es decir, tales fuentes de energía son sólo viables mientras se dispone de energías fósiles para su construcción, mantenimiento, operación y eventual desmantelamiento. Sólo en tal caso serían capaces de comportarse como verdaderas fuentes de energía, aportando por tanto más energía de la que consumen, lo cual se traduce en Tasas de Retorno Energético (TRE) mayores que 1 (y que en el caso de la eólica estarían en un más que digno valor de 20; en el caso de la fotovoltaica, como ya discutimos, sería más comprometido). Sin embargo, tales TRE serían sólo alcanzables con medios fósiles, y sin ellos estas fuentes de hoy se revelarían como verdaderos sumideros energéticos (TRE más pequeña que 1) y por tanto inasumibles.

La cuestión no es ni mucho menos baladí: en su momento, a cuenta de la discusión de cuál sería la TRE de una sociedad plenamente eléctrica, mostrábamos que el valor de la TRE depende lógicamente del conjunto de fuentes de energía que tienes al alcance; y que si tus posibilidades de elección son menores puedes verte obligado a escoger fuentes menos eficientes para las tareas que precisas y que por tanto tu TRE baje y mucho. De hecho, tal cuestión le lleva a Gail Tverberg a plantear que no hay futuro renovable más allá de los combustibles fósiles, y que las fuentes renovables son sólo extensiones de los mismos.

¿Son viables las fuentes de energía alternativa sin el subsidio fósil? Planteando la cuestión de modo más técnico, ¿sin los combustibles fósiles las energías renovables y la nuclear se podrían si quiera explotar? No existe una respuesta clara a esta pregunta por un motivo fundamental: no tenemos una sociedad eléctrica, ni siquiera electrificada en un porcentaje suficiente como para poder extrapolar. Para saber cuál es la TRE de una sociedad basada en estas otras fuentes necesitaríamos tener una prueba de concepto en el que todo estuviera electrificado, ya que nuclear y renovables -excepto biomasa y biocombustibles- generan electricidad. Electrificar todo el ciclo de vida es complejo: no se trata solamente de que las máquinas que se usen para construir, mantener y operar estas centrales sean completamente eléctricas: todo el proceso debería serlo, desde la extracción de los minerales en las minas o en plantas de reciclaje, hasta la fabricación del cemento o el horneado y forjado de algunos materiales. Obviamente tal cosa hoy en día no se hace porque no hay ningún incentivo económico para hacerlo. Sin embargo, esa última observación nos debería poner en guardia: no hay incentivo económico. Si no hay incentivo económico, probablemente es debido a que los métodos alternativos a los usados hoy en día -respaldados por combustibles fósiles- son demasiado caros, y que sean más caros es síntoma -aunque no prueba- de que seguramente son menos eficientes energéticamente. Por tanto, que no se implanten las grúas y excavadoras eléctricas u hornos cerámicos con electricidad se debe, posiblemente, a que esos métodos desperdician más energía. De ser así, queda claro que con el estado actual del desarrollo tecnológico la sociedad alternativa tendría una bajada de la TRE importante en sus fuentes alternativas. Un punto a favor de la visión de las renovables como extensiones de los combustibles fósiles.

Se puede alegar que no podemos dar por descontado que la TRE de las energías alternativas a las fósiles bajará cuando las últimas no estén presentes, ya que el desarrollo tecnológico futuro introducirá mejoras que nos llevarán a mejorar la TRE. Si bien este argumento es atractivo y en sintonía con el discurso del progreso, no evita el hecho de que el momento de la transición es ahora y no podemos fiarla todo a un posible avance aún por venir. Pero es que además la evidencia histórica niega que la tecnología haya mejorado nunca la TRE, porque todo el esfuerzo de investigación energética se ha puesto en aumentar la producción bruta de energía pero no el margen de la neta, como ya discutimos. Y aunque parece posible hacer progresos en ese campo, el cambio de metodología es tan importante que el proceso llevaría seguramente los suficientes años como para no fiar demasiado a tal expectativa. Esto desmonta un argumento caro a ciertas agrupaciones ecologistas, que sueñan con un futuro 100% renovable sobre la base de unas hipótesis de mejora de eficiencia energética en las que sólo se fijan en una parte del ciclo de vida (por ejemplo, mejora en la eficiencia de conversión fotovoltaica de ciertas placas) sin tener en cuenta que tales mejoras muchas veces se consiguen agravando el coste energético de otras fases del ciclo de vida (por ejemplo, requiriendo la incorporación de tierras raras muy costosas energéticamente o de producción limitada) y que mirando todo en conjunto en realidad la TRE disminuye.

El fenómeno de la dependencia fósil no es privativo de las fuentes de energía renovable sino un viejo conocido de la energía nuclear. De este exhaustivo análisis (bastante negativo, por cierto) de la rentabilidad de la energía nuclear he extraído la siguiente gráfica sobre la evolución de la capacidad nuclear instalada por año durante las últimas décadas:

 Si se fijan bien, después de una fase creciente que llegó a su apogeo a principios de los setenta verán que hay una caída muy marcada de la instalación de nuevas centrales nucleares en 1975. Oficialmente y de acuerdo con el lobby nuclear, el estancamiento de la instalación nuclear es fruto del accidente de Three Mile Island y las restrictivas leyes que se pusieron desde entonces. Sin embargo, el accidente de Three Mile Island tuvo lugar en 1979, año que ciertamente marca el mínimo de instalación, pero la tendencia comienza claramente antes, hacia 1975. Nótese además que hay un desfase importante entre cuándo se encarga una central nuclear y cuándo entra en funcionamiento; y aunque un incidente concreto puede paralizar las obras difícilmente parará una central que ya está completa (puesto que la presión por recuperar la inversión será en ese caso fortísima). Parece más bien que la instalación de las centrales estuvo más influida por la crisis petrolera de 1973 y no por Three Mile Island en 1979. Tal explicación se ajusta mejor al hecho de que justamente después de 1979 es cuando se producen las mayores tasas de instalación, coincidiendo como por casualidad con el final de la crisis del petróleo de los años 70.

Tal correlación entre instalación nuclear y precio del petróleo sugiere que efectivamente la energía nuclear es poco más que una extensión fósil. El hecho, reconocido por el lobby nuclear, de que la inversión en una central no se recupera hasta que pasan varias décadas (a veces, toda la vida útil de la central, con lo que sólo puede ser explotada si hay subsidios estatales) nos lleva también a la conclusión de que la TRE de la energía nuclear (y sin tener en cuenta el drama de la gestión de sus residuos) debe ser bastante pequeña ya de partida y probablemente con alta reactividad a cambios asociados a la carencia de petróleo. Por tanto, aquéllos que apuestan sus cartas a la energía nuclear como energía de salvación deberían de revisar con cautela sus hipótesis (máxime si añadimos a esta discusión el pico del uranio y lo lejano que está en el horizonte disponer de un reactor de fusión).

No me entretendré en la fotovoltaica dado lo bajo de su TRE, y de todas las otras renovables sólo discutiré brevemente la eólica. Cuando pensamos en energía eólica tendemos a tener una visión bucólica, de estilizados molinos extrayendo su energía de forma no contaminante. Sin embargo, y como a menudo hace notar el maestro Pedro Prieto, la industria que rodea a la explotación eólica hoy en día es verdadera industria pesada. Ciertamente, sin el apoyo de grandes excavadoras y grúas, y en ocasiones helicópteros, sería imposible construir monstruos con mástiles de 80 metros y aspas de 40 (y éstos son de los pequeños). A pesar del muy favorable retorno de esa inversión fósil (TREs del orden de 20) la duda sobre su rentabilidad energética en un mundo no fósil parece muy pertinente, sobre todo si se tiene en cuenta que justamente uno de los grandes insumos de la éolica viene del uso de maquinaria pesada, sector para el cual no existen a día de hoy alternativas eléctricas razonables y para las cuales se tendrá que recurrir forzosamente a los biocombustibles y a la biomasa. Sin embargo, últimamente dos estudios del mismo autor, Kees le Pair, centrados en el caso particular del ahorro de combustible en los Países Bajos por el uso de parques eólicos, proyectan serias dudas sobre la verdadera TRE de la eólica, al menos cuando se explota esa zona del planeta. El primero de esos estudios muestra que incluso usando las estadísticas oficiales el ahorro de combustible fósil es bastante magro; en el segundo se hace un análisis más pormenorizado de la cuestión y llega a la conclusión de que si se tiene en cuenta todo lo que realmente se necesita para poder explotar la energía eólica (incluyendo las centrales de gas de respaldo) los aerogeneradores no sólo no permiten ahorrar combustible sino que inducen a consumir más.

El trabajo de Kees le Pair no permite deducir directamente la TRE dado que incluso si, como él dice, se consume más energía fósil eso no implica que no se esté produciendo bastante más energía total. Lo que sí que pone de manifiesto es que la dependencia fósil de los aerogeneradores es muy grande, al menos con el modelo de explotación que se está utilizando en Holanda y con sus condiciones físicas. De nuevo, sería fundamental hacer un estudio con un sistema piloto 100% eléctrico para saber qué fuentes son viables en un futuro 100% renovable, puesto que extrapolar a partir de los datos actuales no es razonable: sobre el papel, un julio eléctrico es igual que un julio fósil, pero en la práctica las peculiaridades de uno u otro son tan diferentes  y los requerimientos de ingeniería tan complejos que es difícil anticipar si el modelo funcionaría o no. Más aún: tal experiencia piloto serviría para mejorar algunas tecnologías e incluso desarrollar algunas nuevas, avanzando en el que tiene que ser el verdadero modelo alternativo. Una parte importante del esfuerzo de investigación en renovables debería ir por tanto a este estudio de ciclo de vida integral alimentado al 100% por energía renovable; desgraciadamente, hasta ahora nada de eso se ha hecho, y esto nos deja al albur de lo que nos depare el destino. Bueno quizá, malo posiblemente, a buen seguro incierto.


Todos los indicios que tenemos son, pues, indirectos. Sin embargo, los indicios que tenemos no son demasiado halagüeños, y posiblemente por eso los poderes económicos ven con recelo la implantación del modelo de producción energética renovable. Se ha de pensar que históricamente, cuando ha aparecido una nueva fuente de energía, nunca ha desplazado a las anteriores, sino que siempre se ha apilado con lo que ya había, sumándose en vez de substituir. La substitución viene generalmente de la mano de la eficiencia económica: si una central de gas de ciclo combinado es más rentable económicamente que una de carbón, se cerrará la de carbón y se sustituirá por una de gas, en el momento en que la inversión de la de carbón esté debidamente amortizada y rentabilizada, por supuesto. Pero lo cierto y verdad es que tenemos todo acumulado: hidroeléctrica, carbón -en España es más testimonial, pero en países con importantes reservas de carbón como EE.UU. o China es la fuente más importante para la generación eléctrica-, gas, nuclear y, al final de todo, renovables. Todo se ha ido acumulando en nuestra precipitada carrera hacia el progreso, en alas de una demanda que crecía año a año. Ahora acumulamos varios años de caídas de consumo eléctrico y todo se cuestiona; los Estados presionan para que se invierta en un sector estratégico como el renovable pero luego desisten al ver que los números no salen y teniendo en cuenta la crisis económica y la presión de los grandes grupos; las organizaciones ambientalistas y el lobby del sector renovable saca informes asegurando lo muy rentable que sería su explotación masiva, pero los recelos son grandes. Lo cierto es que esos números de rentabilidad económica increíble son bastante dudosos: fíjense en el caso del carbón. Es una fuente de energía a desterrar por lo contaminante que es y por ser el peor combustible en términos de emisiones de CO2 por Kw·h producido (y Kyoto obliga), y sin embargo sigue siendo la fuente preferida en EE.UU. y China. ¿No creen que si las renovables fueran tan rentables, al menos tanto como el carbón, no sería necesario presionar a los grupos económicos para que inviertan forzosamente en ellas? El argumento económico corto placista es sin duda erróneo y, a la vista de los resultados, un mal argumento, porque a veces se dice que las renovables son muy rentables y a continuación se dice que con el progreso tecnológico esperable (tecnooptimismo) los costes bajarán y la rentabilidad mejorará - en suma, que no son rentables ahora pero que esperan que lo sean en un futuro no muy lejano. Yo creo que es un error de estrategia plantear las cosas así. Yo veo más sensato plantear la cuestión como un tema de seguridad nacional, de garantía de suministro o algo semejante. El problema es que en tiempos de escasez económica resulta complicado desviar una cantidad significativa de recursos a tal fin, si no es mediando una guerra. Algo de lo que ya comentaremos con más detalle otro día.
 
Fuera como fuera, el caso de la fuerte dependencia fósil y presumible menor ganancia energética de los aerogeneradores en Holanda es bastante interesante. El viento sopla fuerte y constante la mayoría del año en los Países Bajos debido a sus características geográficas (país llano, latitud muy norteña, no lejos del jet stream). De hecho Holanda tiene un largo historial de aprovechamiento de la energía eólica, como ya saben.

Al margen del mayor aprovechamiento energético asociado a la mejor conversión energética, se tiene que tener en cuenta que producción y TRE suelen tener comportamientos opuestos: incrementar mucho la producción implica bajar la TRE y viceversa. Es bastante lógico: si producimos menos energía podemos usar las fuentes más eficientes, de mejor TRE; si queremos producir más y más tenemos que ir recurriendo a fuentes menos eficientes, e incluso explotar lo que hay en un régimen no óptimo por la premura de producir y producir. Lo cual un nuevo debate: ¿realmente necesitamos producir tanta energía? ¿realmente necesitamos consumir tanta energía? Quizá, si comenzamos a estudiar correctamente la auto-sostenibilidad de sistemas de generación alternativos a los fósiles podremos encontrar dónde está el correcto punto de equilibrio que haría sostenible nuestra sociedad.



Salu2,
AMT