jueves, 28 de noviembre de 2013

WEO 2013: La caída de la TRE



Queridos lectores,

Una nueva pluma se añade al elenco de este blog. Albert Bagué comienza su singladura con un breve análisis del último informe anual de la Agencia Internacional de la Energía (WEO 2013) centrado en tratar de comprender lo que podemos deducir sobre la TRE declinante de los yacimientos de petróleo. Espero que sea de su interés.

Salu2,
AMT

WEO 2013  Y LA TRE
Respetados lectores, observen la siguiente gráfica extraída del WEO 2013. Son previsiones y las previsiones son sólo eso, “previsiones”.
Es la gráfica sobre la evolución de las exportaciones de los principales países productores de petróleo.
Una vez observada al detalle, observamos cómo decae de forma dramática, la capacidad de exportación de crudo de los principales países productores de crudo, desde 2012 a 2035.
Hay que tener en cuenta que el consumo mundial “diario” de crudo se mantiene ligeramente creciente en torno a los 90 millones de barriles/día.  Lo que equivale a 32.850.000.000 barriles/año.
PREVISIONES:
Las previsiones son que Brasil pasa a ser un país exportador en 2035, cuando en la actualidad, es netamente importador, con un consumo de algo más de 2 millones de barriles al día. Brasil, tiene reservas de crudo en aguas profundas, crudo de baja calidad (presumiblemente), y con un consumo interno creciente, personalmente veo bastante difícil que Brasil pueda convertirse en el relevo de Arabia Saudí, por no decir “imposible”.
Lo mismo pasa con el misterioso Kazajstán. Este país merece un artículo aparte.
¿Porque no sale USA, Canadá o Venezuela en la gráfica? A pesar de los grandes descubrimientos de gas, arenas bituminosas, crudo pesado…
Pienso que:
USA consume más que produce, por tanto es importador neto de crudo. Canadá consume y exporta sobre todo a USA.
Venezuela, a pesar de “presuntamente” disponer de las segundas reservas mundiales por detrás de Arabia Saudita, su producción ha caído en más de 1 millones de barriles día, por cuestiones más bien políticas. Por tanto su evolución es un misterio, en el corto y medio plazo. Tiene importantes reservas de crudo pesado (de baja calidad), por tanto los países importadores, van a necesitar refinerías preparadas para dicho petróleo.
Los problemas derivados de la sobreexplotación de los yacimientos:
En la actualidad Arabia Saudí, que ya decrece su actividad exportadora a un ritmo de entre el 4 y el 6% anual, si o si, cada año va a seguir recortando su capacidad de exportación, y no lo hacen para fastidiar a occidente… para entender esta circunstancia hay que entender como funciona un yacimiento.
Al principio el yacimiento de crudo, es como un milagro, se extraen montones de barriles al día, se realizan nuevas prospecciones, se abren nuevas vías, se montan tuberías enormes de transporte, etc, con el fin de extraer todo el oro negro posible a la máxima velocidad posible. Naturalmente esto tiene un coste, al corto, medio y largo plazo.
A medida que se extrae mas y mas del yacimiento, este naturalmente, va perdiendo capacidad de entrega. Recordemos, que extraer crudo de un pozo, es como meter una pajita en una esponja húmeda. A medida que el pozo pierde capacidad, se suelen hacer dos cosas:
  • se baja la pajita más abajo o bien
  • se inyecta agua en el pozo..
En Arabia Saudí se inyectan miles de barriles de agua salada, en el interior de los pozos, para levantar el crudo y poderlo extraer.
Naturalmente, “se fuerza” la salida de crudo, y al forzar no solo se extrae crudo.
Se extrae agua, metales (vanadio sobre todo), mas azufre disuelto, arena,…con la consiguiente bajada de la TRE.
He aquí la clave para entender la importancia de la TRE, la bajada de la calidad del crudo y en consecuencia su precio, provoca de forma directa que los propietarios de los pozos, se las ingenien para extraer más crudo del yacimiento, forzándolo, mas y mas. Es inevitable, es el BAU actual.
Esto no sólo pasa en Arabia Saudí, en general pasa en casi todos los yacimientos petrolíferos de cierta antigüedad, que no son pocos… (el 88% de los yacimientos actuales tiene más de 10 años).
Algunas noticias al respecto:
Es el famoso BAU, anuncian que pierden 100 millones de dólares al día, por falta de apertura de nuevos pozos…
Fijaros, México pasa a ser importador de crudo.
El elevado coste de las nuevas inversiones, provoca que Petrobras, PEMEX, Petróleos de Venezuela…pacten alianzas con empresas extranjeras, con el fin de repartir y de diversificar los riesgos de las costosas nuevas inversiones.
Venezuela tiene yacimientos de petróleos extra pesados (de baja calidad).
NOTA: para extraer crudo extra pesado, se utilizan básicamente dos técnicas o bien se inyecta vapor, o bien químicos diluyentes. El crudo extra pesado es muy viscoso, tiene una densidad de 0,993, un índice de grados API (American Petroleum Institute) inferior a 20, muy alejado de los crudos ligeros, que son los mas apreciados por el mercado (por ser fáciles de refinar).
La TRE del crudo extra pesado es bastante más bajo que el crudo ligero, cuesta bastante mas de extraer  y necesita de refinerías preparadas (cracking, hidrogenación, hidrodesulfuración,…).
Al final de la noticia se lee: la extracción de crudo en México ha declinado casi 25% en la última década. (PERO EN REALIDAD PASAR DE 2MILLONES DE BARRILES/DIA A 500.000 B/D ES UNA REDUCCIÓN DE EXTRACCIÓN DEL 75%)
En España, que todavía existe generación eléctrica por fuel, debería darse cuenta que no existiendo demasiados problemas con el suministro gas, a lo mejor sería buena idea, dejar de producir electricidad con plantas generadoras mediante fuel. Sobre todo debido a la escasez creciente de este tipo de combustible.
La calidad del crudo.
En cuanto a la calidad del crudo teneis una muy buena introducción en http://crashoil.blogspot.com.es/2012/03/el-precio-de-los-petroleos.html. Se explica muy bien y no es necesario ser un super cerebro, para comprender luego la TRE.
Los nuevos yacimientos.
Fijaros que en cuanto se descubren nuevos yacimientos, se anuncia, casi a bombo y platillo, en cambio no se dice prácticamente nada, de yacimientos que dejan de ser rentables.
El yacimiento de Cantarell en México, producía en 2004, dos millones de barriles al día, hoy no llega a los 500.000 barriles diarios. Pronto no será rentable extraer, por el coste que tiene mantener toda la infraestructura necesaria. Está en la recta final.
Por tanto, los yacimientos, llegado a un punto concreto, aun existiendo crudo, contabilizado en las reservas mundiales, NO ES VIABLE ECONÓMICAMENTE EXTRAERLO.
En otro artículo hablaremos de las “RESERVAS”, con cifras…
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martes, 26 de noviembre de 2013

Horizonte 1515



Queridos lectores,

Ayer tuve la ocasión de participar en un panel de expertos sobre temas energéticos organizado por el Ayuntamiento de Figueres dentro del marco de un proyecto Interreg en el cual este ayuntamiento participa. Las aproximadamente 30 personas que allí nos encontramos discutimos sobre el futuro de Figueres y, en suma, de la energía para las próximas décadas, ya que el objetivo era imaginar la Figueres de 2050. La divergencia de opiniones no fue excesiva, aunque claramente yo me desmarqué del discurso moderadamente tecnooptimista que fue la tónica general. Como destacó uno de mis compañeros del grupo de discusión, llamó la atención la nula mención al problema del cambio climático por parte de los cinco grupos en los que se estructuró el trabajo, cuando oficialmente los objetivos del proyecto se orientan a la seguridad en el suministro y a la lucha contra el cambio climático. De hecho, todo el mundo pensaba solamente en la seguridad del suministro, y a pesar de su gravedad el tema climático fue relegado a un puesto aún menos que secundario. Una buena parte de los asistentes expresaba su frustración, cuando no ira contenida, contra las fuertes medidas regulatorias del Gobierno español que están destruyendo el sueño renovable, y apostaban sin ambages por una Figueres 100% renovable, y, pásmense ante las palabras, "autogestionaria", "igualitaria", "supervisora que evite la formación de lobbies" e incluso "que fuerce a que el capital de Figueres se invierta en proyectos de Figueres" (sin que oyese yo mención alguna a la rentabilidad de esa inversión). Como yo les hice notar, con ese discurso estábamos poniendo en cuestión las bases del capitalismo tal y como se le entiende ahora (plenamente contradictorio con el desarrollo de líneas y modelo de negocio renovable con orientación perfectamente tradicional defendidos allí). Es obvio que la industria de las renovables está sometida a un fuerte estrés que la lleva a cuestionarse las bases mismas del ideario económico y social en que se basa nuestra sociedad; exponente último de ese estrés fue la mención que hizo un grupo, en una cadena sin solución de continuidad, a la necesidad de "progreso tecnológico" (para que las renovables cumplan nuestras expectativas, sea ello viable o no), "la necesidad de investigación científica independiente" (?) y ya, en el colmo del delirio conspiranoico, "que las grandes compañías liberen los secretos sobre sistemas de generación eficaces que esconden". Nos quedamos a un paso de sacar nuevamente el espantajo del pobre Nicola Tesla en procesión.

 Para mí lo más significativo fue que todo el mundo tenía claro que la principal preocupación era asegurar el suministro energético. Es normal: el declive energético ya está aquí y por lo que parece es lo suficiente  pronunciado como para que quienes trabajan en empresas del sector lo perciban como un problema grave y actual. Delante de él, el BAU sólo tiene una respuesta: la huida hacia adelante. Quememos la Tierra. Eso explica que países como Alemania, EE.UU. y China estén manteniendo el tipo a nivel económico al tiempo y no casualmente que queman cada vez más carbón, hasta el punto de que este combustible fósil, explotado desde hace más tiempo y el más contaminante, está a punto de desplazar al petróleo como primera fuente de energía a nivel mundial.

 Y es que el petróleo no está presentando sólo síntomas de agotamiento, sino que este agotamiento parece ir más deprisa de lo esperado. Hace poco, Manuel Casal Lodeiro introdujo un slogan potente que podría acabar convirtiéndose en meme: "En tan sólo 15 años (2029-2030) apenas nos quedará el 15% del petróleo del que actualmente difrutamos, medido en términos de energía neta". Se basa Manuel en una reciente conferencia de Daniel Meadows sobre el futuro de la producción de petróleo, que se estima que rondará el 50% del nivel actual hacia el año 2030; si se introduce la Tasa  de Retorno Energético (TRE) de las fuentes utilizadas, cada vez más costosas, resulta que en realidad la energía neta será sólo el 15% de lo que es ahora. El meme se podría resumir como "Destino 15/15" o simplemente "15/15".

Un decaimiento del 85% de la energía neta del petróleo en sólo 15 o 16 años es realmente muy brusco, y algo alejado de las estimaciones que yo ofrecía en el post "El Ocaso del Petróleo"; en aquel caso, partiendo del escenario central de la edición de 2012 del informe anual de la Agencia Internacional de la Energía (AIE) y poniendo parámetros realistas para el aprovechamiento de las diversas fuentes obtenía la siguiente gráfica (sacada de aquel post) para una evolución más o menos realista de la energía neta que nos ha de proporcionar el petróleo:




De acuerdo con este gráfico mi estimación de la caída de la energía neta de aquí a 2030 es de un escalofriante 45%, pero queda lejos del 85% que nos propone Manuel. Sin embargo, yo suelo destacar en las charlas que esta gráfica se consigue quitando sólo la primera capa de maquillaje de la gráfica de evolución que nos propone AIE, y que una evaluación más realista de los recursos podría arrojarnos un escenario más tenebroso aún. Algo parecido a lo que la propia AIE nos indicaba en su último informe, con una gráfica clave que está enterrada en medio de un montón de páginas:
La gráfica aquí arriba nos indica cómo espera la AIE que evolucione la producción de todos los líquidos de petróleo (petróleo crudo y todos los demás sucedáneos a los que lo asimilamos) con la excepción de los Líquidos del Gas Natural (NGL por sus siglas en inglés, cuya consideración de "petróleo" resulta más que discutible, en realidad) bajo un escenario bien concreto: "si no se produce la inversión adecuada". Como se ve, el drama estaría servido: la AIE espera que la producción en volumen caería a un 15% en 2035, que es mucho peor que lo que nos dice Manuel, ya que él habla en contenido de energía neta (y que sería en este caso menos del 4%, es decir, prácticamente inexistente comparada con lo actual) a expensas, eso sí, de contabilizar también la contribución de los NGL. Piensen que lo que se dice no es tan remoto o improbable: un posible escenario de colapso económico creciente por la incapacidad de las economías (y no sólo las occidentales) de adaptarse a precios crecientes de la energía llevaría a la imposibilidad de rentabilizar la  inversión en nuevos yacimientos, demasiado costosos para que nos los podamos permitir, y a disminuir aún más la producción. Así las cosas, en 2030 la energía neta proveniente del petróleo puede estar en cualquier lugar entre el 55% que me resultaba a mi y el 4% que se podría deducir de esta gráfica del último informe anual de la AIE en el peor escenario posible (no inversión). Por tanto, el meme "15/15" representa un punto intermedio entre esos dos extremos, y al margen de su precisión numérica está claro que sintetiza de manera óptima la profundidad, gravedad y urgencia del problema del rápido ocaso del petróleo.


El meme es afortunado, además, porque resuena con uno que machaconamente se repite desde las instancias políticas europeas. Y es que la Unión Europea, consciente de los grandes retos a los que tiene que enfrentarse el Viejo Continente (y en realidad todo el mundo) en los próximos años ha acuñado su propio meme que resume sus objetivos estratégicos a medio plazo: Horizonte 2020, que deriva del antiguo Objetivo 20/20. Inicialmente diseñado para luchar contra el cambio climático, el Objetivo 20/20 se formulaba así: "De aquí a 2020 Europa producirá el 20% de su energía primaria (no sólo eléctrica) usando fuentes renovables y reducirá sus emisiones CO2 en un 20% respecto a los niveles de 1990". Esta fuerte apuesta de la UE se ha ido convirtiendo progresivamente en un proyecto de mucho mayor alcance y que afecta a todos los ámbitos económicos de la Unión, y es ahora la gran propuesta europea para acabar con la crisis y recuperar el liderazgo internacional: es el denominado Horizonte 2020. Horizonte 2020 incluye el Objetivo 20/20 (sintetizando los dos 20% del objetivo con el año 2020) pero va más allá, buscando promover la eficiencia, la innovación y la competitividad para relanzar el proyecto y la economía europea en un mundo en crisis.

Delante del tecnooptimismo injustificable de la UE con su Horizonte 2020, Casal Lodeiro nos recuerda que la validez inexorable, inevitable del Destino 15/15: en 15 años el petróleo sólo nos dará el 15% de la energía que tenemos ahora. En analogía al Horizonte 2020, no aceptar ni entender esto podría implicar que nuestro horizonte sea, abusando de la analogía, el año 1515.

El Destino 15/15 es el mayor reto al que tenemos que hacer frente durante los próximos años: el 15% de la energía neta del petróleo actualmente disponible representa aproximadamente el actual consumo neto de energía sólo de los EE.UU. Mucho antes de llegar  a un valor tan bajo muchos países van quedar reducidos a consumos muy marginales, y en ese sentido España no está nada bien colocada. Substituir el petróleo no es nada fácil, y por eso mismo su carencia es una de las mayores losas a la recuperación económica ahora mismo. Comprender la profundidad y gravedad del Destino 15/15 y poner manos a la obra en la adaptación a él debería ser el eje central de las políticas europeas y de todo el mundo en realidad.


Salu2,
AMT
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viernes, 22 de noviembre de 2013

Qué es la densidad energética y por qué es tan importante



Queridos lectores,

Luis Cosin me ha hecho llegar un par de ensayos sobre dos conceptos clave para comprender las dificultades que tendremos que remontar en las próximas décadas: la densidad energética y la intensidad energética.

En el ensayo de hoy discutirá el primero de esos conceptos, la densidad energética. Con su estilo didáctico habitual, Luis nos explica el concepto y por qué algunas de las propuestas de sistemas energéticos que se discuten hoy en día no cumplen con las expectativas de un sistema que siempre necesita crecer. Espero que les resulte útil.

Salu2,
AMT

EL PROBLEMA DE LA DENSIDAD ENERGÉTICA
La energía para uso humano debe capturarse desde las fuentes de energía genuinas y transferirse minimizando el coste y las pérdidas hasta los lugares en los que se le va a dar el uso final.
Este proceso de captura y de transporte usa lo que se conoce como “vectores”, que son materiales y sustancias capaces de almacenar energía de forma recuperable, con pocas pérdidas y con una densidad energética que las haga usables en la práctica.
Cada uno de los vectores, como son la electricidad (que entenderemos como diferencia de potencial entre dos conductores eléctricos), los combustibles refinados, el gas extraído de pozo, el hidrógeno…etc. introduce además sus propias limitaciones físicas, que condicionan los usos para los que son adecuados.
Uno de los principales es la densidad energética, que es la cantidad de energía acumulada en un vector energético por unidad de volumen o de masa (según el contexto).
En general, son preferibles las fuentes de energía y los vectores de mayor densidad, ya que muchos usos finales requieren la concentración de dicha energía, y concentrar la energía de un vector requiere el consumo de una parte de dicha energía en el proceso.
El gasto energético del transporte y almacenamiento en condiciones adecuadas es función directa de la masa y el volumen, y de nuevo aparece la densidad energética como uno de los principales factores limitantes.
Por ejemplo, el gas natural descomprimido a la salida de pozo no es utilizable directamente en las aplicaciones humanas, sino que debe ser licuado a una milésima parte de su volumen normal, en un proceso de concentración que consume una parte significativa de la energía que contiene, para poder ser transportado y utilizado eficientemente.
El siguiente cuadro da una idea gráfica de las intensidades energéticas de varios vectores energéticos:
En general, los combustibles, especialmente los de bajo peso molecular, tienen densidades energéticas muy superiores (casi en dos órdenes de magnitud, es decir, una proporción de 100 a 1) a las de los dispositivos de almacenamiento eléctrico, entre los cuales los más eficientes en términos de energía almacenada por unidad de masa, siguen siendo las baterías de ión-litio.
Esto explica, por ejemplo, el elevado peso y la baja autonomía relativa de un vehículo eléctrico frente a un motor convencional de combustible derivado del petróleo o del gas natural.
Se trata de una limitación difícilmente salvable, a no ser que aparezcan nuevas tecnologías de almacenamiento de energía eléctrica mucho más eficientes y con una densidad energética de 10 a 100 veces mayor.
Los mejores acumuladores eléctricos apenas llegan a 1/100 de la energía acumulada en un peso equivalente de combustibles refinados del petróleo, y las más habituales (las de plomo y las de níquel), apenas alcanzan un 3/1000.
Tipo
Energía/ peso
Tensión por elemento (V)
Duración
(número de recargas)
Tiempo de carga
Auto-descarga
por mes (% del total)
Diésel
11700 Wh/Kg




Gas Natural
10800 Wh/m3




Plomo
30-40 Wh/kg
2 V
1000
8-16h
5 %
Ni-Fe
30-55 Wh/kg
1,2 V
+ de 10 000
4-8h
10 %
Ni-Cd
48-80 Wh/kg
1,25 V
500
10-14h *
30%
Ni-Mh
60-120 Wh/kg
1,25 V
1000
2h-4h *
20 %
Li-ion
110-160 Wh/kg
3,16 V
4000
2h-4h
25 %
Li-Po
100-130 Wh/kg
3,7 V
5000
1h-1,5h
10%

El hidrógeno, en teoría, presenta una densidad energética muy interesante, pero esta afirmación es sólo una media verdad, ya que obvia el hecho que aún no se conocen formas seguras y eficientes de almacenar dicho hidrógeno con una densidad energética suficientemente alta, que permita su uso en las aplicaciones a las que se pretende destinarlo.
Se descarta prácticamente el almacenamiento duradero en tanques o depósitos, por la peligrosidad de su manejo, la fatiga y envejecimiento a la que el hidrógeno somete los materiales (el hidrógeno elemental es muy reactivo y forma aleaciones quebradizas y frágiles con casi todos los metales, debilitando las estructuras), y la imposibilidad de contener las lentas y persistentes fugas a través de las paredes (el hidrógeno es la molécula más pequeña con diferencia, y se difunde con mucha facilidad a través de los poros y las grietas de casi todos los materiales).
Quedan por explorar las posibilidades del almacenamiento de hidrógeno por adsorción sobre materiales de muy elevada porosidad (por ejemplo, nanotubos de carbono), o la formación reversible de hidruros metálicos, sistemas que en la actualidad no consiguen superar, en las mejores condiciones de laboratorio, el 5-10% de peso en hidrógeno y tienen, por tanto, una densidad energética superior a la de las baterías de ión-litio, pero aún muy por debajo de la de los combustibles fósiles.
Los hidrocarburos y el carbón, en este sentido, siguen siendo los reyes por su gran densidad energética y la gran versatilidad de sus aplicaciones. La maquinaria pesada es, hoy en día, impensable sin estas sustancias. Sus cualidades hacen intuir que, en el futuro, quizá sigan siendo vectores energéticos muy usados, aunque su origen ya no sean los pozos petrolíferos o gasísticos, sino que provengan de procesos de síntesis (como el proceso Sabatier) a partir de la energía procedente de otras fuentes.

Referencias:

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