Sobre el 100% renovable: Apunte final de Antonio García-Olivares

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Queridos lectores,

Por acabar el debate de la última semana, les dejo aquí la réplica final de Antonio García-Olivares, con la que me siento plenamente identificado.

Salu2,

AMT

Continuación del debate sobre el potencial de las renovables y un intento de acercamiento entre las posturas defensoras de apoyarlas y las posturas defensoras del cambio social

Antonio García-Olivares

Gracias a Antonio Turiel por poner un poco de concordia entre las dos partes de este debate (yo versus Pedro Prieto + Carlos de Castro).

En primer lugar responderé a algunas de las observaciones y críticas de Antonio Turiel, y al final haré un intento de acercar las dos posturas en debate.

Estoy de acuerdo con Antonio en que no se puede tomar la estimación obtenida de modelos “Large Eddy Simulation” (LES) y de modelos de circulación general (GCM) acoplados con modelos de pequeña escala de los parques como una referencia absoluta. Hay mucha incertidumbre sobre los valores exactos de la disipación turbulenta de momento, su anisotropía y su dependencia funcional de otras variables. Pero también sabes de sobra que estos modelos, en particular los GCM, son las mejores herramientas científicas con las que contamos para intentar predecir cómo se ajusta globalmente la circulación de los vientos y la energía atmosférica cuando cambiamos parámetros como la concentración de CO2 o la fricción en los contornos. Problemas como la disipación excesiva de momento por culpa de la discretización del problema en forma de malla tiende a amortiguar excesivamente los vientos en zonas de fuertes gradientes, aunque esto creo que disminuiría en nuestro caso, artificialmente, la energía que podemos extraer del campo de vientos. Ese exceso de difusión se trata de compensar jugando con la disipación numérica de la malla, que es conocida, y la disipación física que introducimos, para que la suma de las dos sea parecida a la que se observa en situaciones parecidas. Sea como fuere, incluso con errores, se acepta en el mundo científico que estas herramientas incluyen todos los procesos físicos conocidos del problema geofísico, y ese es el motivo por el que nos fiamos de las tendencias que predicen, por ejemplo, cuando duplicamos la concentración de CO2 atmosférico. Hay unos pocos negacionistas climáticos que argumentan que incertidumbres como esa y las que derivan de otras parametrizaciones invalidan las predicciones de los GCM sobre el cambio climático antropogénico. Pero no son creídas por la mayoría de los científicos, porque estos modelos son los únicos capaces de predecir detalles de los campos de viento que otros modelos son incapaces de predecir, tales como vórtices, retroflexiones o corrientes de chorro, así como el perfil térmico atmosférico, la periodicidad de las estaciones, etc. Por eso utilizo las tendencias recopiladas por Adams y Keith a partir de varios GCMs como un valor creíble para la extraibilidad de energía por molinos eólicos (1 W por metro cuadrado de superficie para una cobertura de molinos eólicos en la superficie terrestre tendiendo a completa). No hago más que usar lo mejor que tenemos para obtener un valor creíble, pero no me creo que ese valor sea muy preciso. Sólo que es más creíble que lo que nos puedan proporcionar modelos menos completos que un GCM.

Otra “objeción” con la que estoy de acuerdo: “La realización práctica de proyectos acaba mostrando aspectos que pasaban desapercibidos en el análisis”. Efectivamente, mis dos trabajos son estimaciones cuantitativas en una primera aproximación, y bajo el supuesto de que todo fuera bien en la transición. Si los supuestos explícitos (y algunos implícitos) de esta transición no se cumplen, el resultado sería otro. Pero creo que es útil hacer una estimación primero de lo que sería posible, para luego, en futuros trabajos, hacer aproximaciones más finas modificando los supuestos empleados y viendo cómo cambia el resultado. Esta es una aproximación más sólida técnicamente que afirmar sin más “todo esto es imposible” o “todo esto es inevitable”.

La solar de concentración (CSP) la he utilizado como ejemplo de cómo utilizar el potencial solar de los desiertos, usando los factores de capacidad (CF) que he visto publicados, porque es una tecnología probada que no usa materiales escasos. Pero sigue siendo la más cara de las renovables mientras que en esta última década la fotovoltaica (PV) ha disminuido su precio, y muchos autores dicen que la suma de estaciones PV y acumuladores de calor en grava más algo de “electricity-to-gas” sale más barato que la CSP, de modo que es una forma de utilizar los desiertos que probablemente tiene más futuro que la CSP. Creo que esa combinación daría potenciales parecidos a los de la CSP, pues al haber producción también de noche la CF debe aumentar proporcionalmente a las horas en que la tecnología está produciendo. Pero habría que probar la tecnología a pequeña escala para estar seguros de que da los números que ahora está anunciando la empresa comercializadora.

No es que yo esté seguro al 100% de que el potencial solar global vaya a ser del orden de 10 TW como calculo en el artículo, pero lo veo muy probable, pues bastaría con usar un 4% de todos los desiertos mundiales. Pero si la sociedad mundial decide apostar por una alternativa a los fósiles, no va a encontrar nada mejor que la ER. Y si apuesta entonces por la ER como única fuente de energía, veo probable que utilice esa fracción y más para sostener los niveles de producción que tiene actualmente. Por supuesto que si no lo consigue, y tampoco consigue de la eólica los potenciales esperados, pues la transición 100% renovable no conducirá a una economía de nivel parecido al actual, sino más bajo. Pero no es evidente que esto vaya a pasar, como tampoco es evidente que vaya a pasar lo primero. Yo sólo estoy dando material cuantitativo para demostrar que sí se podría sostener unos niveles de producción energética similares a los actuales si todo fuera bien, y que por tanto, es absurdo y derrotista dar por evidente lo contrario y no hacer nada.

La predicción de Carlos De Castro no está tan lejos como la que doy yo, aunque pensé lo contrario en una primera lectura apresurada de su respuesta. Él toma el dato que da NREL para el potencial de futuro desarrollo de los desiertos del sur de EEUU que es según NREL de 0.35 TW, mientras que la estimación que yo hago es de entre 0.56 y 0.82 TW para esos desiertos (y luego añado otros desiertos del sub-continente). Esta diferencia deriva de que las estaciones que yo considero probables en el futuro serían análogas a Andasol-1 (Guadix), que tiene acumulación nocturna de calor y reportan tener CF=0.4 y gracias a ello, llegan a 0.105 MW/Ha; en contraste, la mayoría de las CSP instaladas en EEUU no tienen acumulación nocturna, de ahí el CF que reportan ellos, de 0.26 y menor energía por hectárea.

Los molinos eólicos en las plataformas habría que ver, efectivamente, los costes energéticos de mantenimiento que tienen los instalados actualmente en la plataforma del Mar del Norte, esto es, su TRE. Probablemente su TRE sea menor que la publicada para molinos terrestres (del orden de 20). Si fuera mucho menor esto haría que la TRE social pudiera bajar por debajo de 15, el valor que yo estimé. La fórmula de TRE que di, que incorporaba la fracción de hidrógeno necesario y todas las TREs parciales de las fuentes renovables creo que es útil para analizar el impacto de la TRE de la eólica marina sobre la TRE social, bajo distintos escenarios. ¿No es mejor tener eso, aunque sea una primera aproximación, que negar por sistema la viabilidad de cualquier solución renovable para una economía industrial? Pues eso es todo lo que he pretendido hacer, no he pretendido ofender a nadie, sólo son vulgares y aburridos cálculos matemáticos con los que irnos orientando todos para luego intentar salir de la mejor manera posible de un sistema capitalista que no tiene futuro. Siempre he sido contrario al BAU, al capitalismo y al tecno-optimismo, pero me gustaría serlo de forma razonada y sólida técnicamente, no de cualquier manera, porque lo último sólo resulta convincente para los previamente convencidos, y sólo sirve para auto-aislarse de otros grupos sociales.  

En cuanto al potencial de la PV, efectivamente estoy calculando su potencial en una futura sociedad post-carbono, esto es, una sociedad que ha decidido apostar por una energía 100% renovable. Bajo un sistema capitalista, el potencial de la PV podría ser aproximadamente el que tiene hoy en día, esto es, aproximadamente cero TW, si el BAU continúa. Porque las grandes compañías energéticas obtendrán siempre mayores beneficios amortizando sus infraestructuras de combustibles fósiles hasta que éstos estén prácticamente agotados. Pero si la sociedad obliga a estas grandes empresas a tragar con la transición a ER, entonces doy por hecho que “se irán produciendo cambios en los edificios, de manera que se evite que unos den sombra a otros y que la orientación de las cubiertas se irá adecuando para sacarle el máximo potencial a la energía solar. Esta suposición asume que la sociedad en su conjunto asume que éste es el objetivo (maximizar la producción de energía solar fotovoltaica) y que se dedica con cierto ahínco a conseguirla”. Efectivamente. Estoy hablando siempre de potencial de las fuentes renovables para hacer funcionar una economía post-carbono, que difícilmente podrá ser capitalista, sería sin duda una economía muy diferente de la economía fósil-capitalista actual.

Que esto se vaya a producir en pocas décadas, claro que es cuestionable. Pero yo trato de mostrar qué potenciales habría si se hace. Si los movimientos sociales y los votantes (a través de algunos partidos no pro-BAU) forzamos a que se haga, para ser más exactos.

En relación con los costes energéticos del mantenimiento y reposición de los sistemas de producción de energía, en principio están incorporados implícitamente en la TRE que tiene el mix energético, porque son una de las partes que suman en el denominador de la expresión que define la TRE. Y esto me recuerda que, efectivamente, no he hablado explícitamente del paso de energía primaria a energía secundaria (o en los sectores económicos finales) en una economía 100% renovable. Sólo se dice, implícitamente, en el primer artículo, cuando se estima que la TRE social del mix 100% ER sería de 15 aproximadamente. Esto implica que el 7% de la energía primaria se reinvertiría en los propios sistemas de producción energética y el 93% de la energía primaria se dirigiría a los sectores finales. Esto es, si necesitamos unos 9 TW eléctricos de energía secundaria para sostener una economía parecida a la de 2005 (salvo en el sector petroquímico), harían falta unos 11.7 TW (11.2 TW más unos 0.5 TW de pérdidas de transmisión) de producción primaria para satisfacer esa demanda. Como consideramos 12 TW eléctricos como el tope que puede ser producido, la economía de 2005 puede ser un buen referente del nivel económico que podría conseguir, si todo sale bien, una economía 100% renovable, salvo en el sector petroquímico, que sería más parecido al de 1985.

El cambio climático sin duda afectará a todos los procesos económicos y probablemente comenzará a producir rendimientos decrecientes en la economía en pocas décadas, pero su cuantificación es muy difícil. El IPCC concluye que podría producir una disminución de las cosechas de cereales de entre un 20% y un 40% para final de siglo, pero creo que no dice nada concluyente sobre su posible efecto en la industria. Así que no me atrevo a decir nada por mi parte. Lo que sí hace el IPCC, considerándolo pues como consenso científico, es considerar como una de las soluciones disponibles para frenar el cambio climático la transición a una economía basada principalmente en renovables. Que esa transición pueda ser dificultada por el propio cambio climático pues es posible pero difícil de cuantificar. Lo que sin duda habría que hacer es hacerla avanzar todo lo que sea posible, con el fin de aliviar todo lo que sea posible el cambio climático.

En lo que no estoy de acuerdo es que una transición a 100% ER no sea resiliente. Es mucho más resiliente que el modelo actual, que tiene resiliencia nula. La transición a 100% ER es una forma muy resiliente de salir del actual modelo insostenible y suicida: primero, no puede crecer muy por encima de 12 TW, por el agotamiento del Cu, Li, Ni y Pt-Pa. Luego los intentos BAU de seguir con lo mismo pero con renovables se acabarán llevando la sorpresa de que la única economía compatible con un sistema renovable es una economía estacionaria con población estacionaria. Lo cual es difícilmente compatible con el capitalismo como mostré en otro sitio (http://crashoil.blogspot.com.es/2014/03/mas-alla-del-capitalismo.html ). Segundo, si la potencia extraíble con ER acaba siendo en la práctica de 8 TW en lugar de 12, debido a las múltiples complicaciones técnicas y políticas inesperadas que pueden surgir, pues entonces la subida de producción renovable no podrá compensar la bajada de los combustibles fósiles y el nivel de vida, la complejidad industrial y la población tendrá que ir disminuyendo respecto a los niveles actuales.

El plan B existe: es decrecer lo necesario hasta encontrarnos con unos niveles de consumo acordes con la energía que permitan extraer las tecnologías renovables en el futuro. Un decrecimiento voluntario debería acompañar siempre en paralelo a la transición 100% ER si somos sensatos y prudentes. Pero si no conseguimos serlo (y todo indica que podríamos no serlo en grado suficiente como para imponer esta visión) las propias limitaciones de la tecnología renovable y de los minerales metálicos acabarán imponiendo este decrecimiento hasta el nivel que sea sostenible. Por tanto hay bastante resiliencia en este modelo, porque conduce a un plan B independientemente incluso de nuestra mayor o menor lucidez a la hora de adoptar el decrecentismo.

En cuanto a las tecnología críticas, es cierto que hay dos, el uso extensivo del hidrógeno y las pilas de combustible, que podrían poner en riesgo una transición 100% ER que trate de mantener servicios como la aviación y la navegación. Habría que estudiarlo en detalle, pero si fallaran, mi primera impresión es que el impacto más fuerte sería que la aviación, que en cualquier caso deberá reducir su actividad, ahora tendría que usar motor de combustión de gas, y la navegación lo mismo, debería usar gas y tratar de mantener sus servicios básicos. La eficiencia energética de la síntesis del gas natural creo que es del 49% respecto a la que tendría la electricidad necesaria para producirlo (mediante electrolisis+proceso de Sabatier). Con lo cual si para mantener todas las actividades de transporte actuales hacen falta un 11% de la energía eléctrica para producir hidrógeno (con un 65% de eficiencia), y esto es un tope de electricidad que puede despilfarrarse (pues más despilfarro baja demasiado  la TRE por debajo de 15) entonces usando gas natural en lugar de hidrógeno se podría producir sólo el 75% de la energía que proporcionaría el hidrógeno. Esto es, tendríamos que reducir al 75% los servicios de aviación + navegación + transporte terrestre con pilas de combustible. Habría que hacer bien el cálculo, pero sospecho que el impacto de este escenario sería un abandono del transporte de mercancías con camiones en favor de trenes eléctricos, pues sería lo más fácil. En cambio, la navegación bajaría pero no tanto, pues da mucho servicio, y habría que hacerla aunque fuera con motores de combustión de gas, si ni las pilas de hidrógeno ni las de metano llegan a desarrollarse económicamente. Y sospecho que la aviación disminuiría drásticamente, pues es el transporte que menos servicio da respecto a su coste energético. De nuevo, el decrecimiento acorde a la energía disponible sería el plan B.

La crítica del usar precios no la entiendo, porque en ninguno de mis dos artículos uso precios en ningún sitio. Sólo en el primer post menciono un trabajo de otros y digo: “Esta alternativa 100% renovable, según Bogdanov y Breyer, costaría entre 53.5 y 62.6 €/MWh. Las opciones no renovables bajas en carbono, como la energía nuclear, el gas natural y la captura de carbono y almacenamiento (CCS) tienen un costo nivelado de electricidad (LCOE) de 112 € / MWh para las nuevas nucleares, 112 € / MWh para CCS de gas y 126 € / MWh para el CCS. Así que la alternativa renovable costaría un 44 - 61% del coste de las no-renovables”. Es una manera de responder a la crítica habitual de que una transición basada en PV no se iniciará porque la PV es muy cara. Por supuesto, no hay garantías de nada respecto a los precios. Yo lo que hice fue suponer que un uso del 50% de las presentes reservas de un metal era un valor que imponía un límite económico, pero no lo puedo demostrar. En 50 años, es probable que lo que hoy llamamos “reserva base” se convierta en “reservas”, con lo que una economía de 12 TW eléctricos consumiría el 50% de la actual reserva de cobre o el 35% de la futura reserva de cobre. Y eso lo estoy considerando como un límite. Este límite igual puede estar más alto como más bajo. Es una manera de poder calcular. En cambio decir “puede que los precios del cobre sean muy superiores a los actuales” es algo muy razonable pero que no sirve para calcular nada.  

Por otra parte, el montaje de una infraestructura de producción energética nueva no produciría un salto cualitativo en los volúmenes de metales usados al año por la economía, ni por tanto en los impactos ambientales, al menos respecto a los que ya hay, que son bastante grandes. Basta darse cuenta de que harían falta unos 3800 millones de toneladas de acero que, si la construcción de la infraestructura se hace en 40 años, exigiría un uso de 95 millones de toneladas al año, un uso de acero parecido a la que tiene la actual industria automovilística, durante 40 años seguidos. Pero es que la producción mundial de acero es de unos 1500 millones de toneladas al año. De modo que la nueva infraestructura no provocaría un cambio cualitativo en el volumen industrial de uso de acero. El uso del cobre sí que daría un salto más apreciable en su demanda lo cual encarecería seguramente el producto, pero ya he hablado antes de que habría que usar un 50% de las mismas (35% de las futuras, probablemente) y no mucho más. De ahí el límite de los 12 TW, salvo que los tecno-optimistas tengan razón y aparecieran motores y generadores tipo jaula de ardilla (que usan aluminio en lugar de cobre) de alta potencia, que harían que ese límite que he supuesto fuese mucho más alto. Es decir, estoy haciendo hipótesis que me parecen razonables, porque se pueden acusar tanto de ser optimistas (por sus dificultades probables) como de ser pesimistas (por no dar crédito a sustituciones futuras posibles).

En cuanto al uso extensivo de fósiles en la industria extractiva y cómo factiblemente se va a poder sustituir por un 100% renovable, lo que observo es que la minería usó en 2005 unos 825 EJ de electricidad frente a 671 EJ de petróleo, lo cual no tiene nada de extraño si pensamos que las mega-excavadoras de mayor potencia (15 a 25 MW) que se usan en las minas son eléctricas, como lo son los sistemas de molienda posterior y los de ventilación. Lo que usa mucho petróleo es sobre todo el transporte de los materiales dentro y fuera del lugar de extracción, y esa es la parte del proceso más sencilla, que podría ser sustituido por una flota de pequeños vehículos eléctricos o de grandes camiones con pila de combustible en algunos casos de orografía compleja y grandes distancias. Todo lo que es más complicado de hacer se suele hacer ya eléctricamente. La minería no es ningún caso especial. Lo que es realmente especial es el sector petroquímico, que no tiene sustitución visible al 100%.

Lo de que hay cambios sociales que son necesarios para realizar plenamente esta transición, estoy totalmente de acuerdo. Yo mismo he dado mi visión (http://crashoil.blogspot.com.es/2014/03/mas-alla-del-capitalismo.html) de cómo la transición renovable podría colaborar a llevar al capitalismo a un callejón sin salida que podría aprovechar la gente para sustituir ese sistema inhumano e insostenible por una “economía simbiótica” (con la gente y con el ecosistema). Pero es que, primero, la transición renovable es inevitable dados los problemas del cénit de los fósiles y del cambio climático. No hay alternativa, de modo que es cuestión de tiempo para que los propios capitalistas BAU se la tomen en serio como única alternativa  a la mano para seguir con sus negocios. Y segundo, cuando se la tomen en serio, fomentarán una “economía verde” que nos vendrá muy bien tener instalada para cuando ellos vean que no es compatible con el crecimiento indefinido y que sólo conduce a acabar con los principales metales y al crecimiento cero. Ya he abordado en detalle en aquel artículo cómo pienso que pueden suceder las cosas dada la estructura ideológica y de clases que tenemos, y las oportunidades que puede abrir un crecimiento cero con renovables para las cooperativas y la economía solidarias, que no dependen del crecimiento ni de los beneficios para funcionar. Pero estos otros artículos que nos traen aquí tratan de responder a una pregunta diferente: ¿una sociedad post-carbono 100% renovable tiene que ser necesariamente una sociedad pre-industrial o no? ¿tiene que tener un nivel de industrialización muy básico o no? ¿tiene que prescindir de los principales servicios que brinda la industria moderna? ¿o no necesariamente?

Y la respuesta a la que he llegado en este estudio es “no necesariamente”. No se está diciendo que la transición se producirá seguro y proporcionará esos servicios. Sino que, en el caso de que se produzca, es capaz de proporcionar servicios similares a una economía industrializada como la de 2005, y similar a la de 1985 para el sector petroquímico.

¿Será difícil que se produzca esa transición tan ideal? Sí, será muy difícil.

¿Será imposible, debido a la existencia de alguna limitación insoslayable predecible? No. Yo no veo ninguna limitación material insoslayable, hasta que unos 12 TW de potencia secundaria sean renovables. De modo que una transición 100% ER como la esbozada es posible, si nos mantenemos dentro de esos límites, y si la conseguimos la vida humana será más cómoda y próspera.

¿Cuál será la principal dificultad para tal transición? En mi opinión, acabar con el crecimiento capitalista antes de que decline la producción de alimentos per cápita, la disponibilidad de agua, y colapse la biodiversidad y el clima. Y luego, vencer la resistencia de las clases privilegiadas y las élites políticas a su servicio para que dejen paso a una economía basada en las cooperativas y las empresas solidarias, desmantelar los grandes oligopolios inútiles, y construir todo el sector planificado que necesitará una economía estacionaria simbiótica. Todo esto será equivalente a desmantelar el capitalismo y sus valores, lo cual será lo más duro de todo. Y para una tarea tan dura, el contar con una base instalada potente de energía renovable será de gran ayuda en la transición a una sociedad realmente sostenible.

Pero insisto que mis opiniones sobre los aspectos sociológicos del paso a una sociedad post-capitalista ya las expuse en aquél artículo y post publicados. Aquí se trataba de responder a las preguntas de ahí arriba.

Por lo demás, Prieto, De Castro, Turiel y yo mismo creo que compartimos la idea de que el sistema capitalista es insostenible y es la principal amenaza ahora mismo para que nuestros descendientes puedan tener una vida digna y sostenible. Yo creo que es un acuerdo bastante importante como para andar matándose por quién tiene razón en los detalles. El desacuerdo está en que Prieto y De Castro han llegado a la conclusión de que la inversión en ER a gran escala no resuelve el declive energético y económico a largo plazo y sólo contribuye a detraer esfuerzos del tema principal, que es decrecer lo antes posible; y yo en cambio he llegado a la conclusión de que las renovables sí son capaces de mantener un nivel de industrialización parecido al actual, y podrían ser un gran aliado para evitar un decrecimiento descontrolado. Antonio por su parte, creo que tiene una postura intermedia entre estas dos partes.

Como el tema a nivel técnico-científico está lejos de estar resuelto y hay tantas incertidumbres, cualquiera de las dos partes podría estar equivocada, y lo más plausible es que el futuro demostrará que lo están las dos en detalles importantes. Y en esta tesitura, yo creo que lo mejor sería que apoyáramos ambas partes iniciativas que serán beneficiosas incluso si todos estamos equivocados. Es el mismo “principio de precaución” que muchos recomiendan aplicar en las políticas para mitigar el cambio climático.

Apoyar en exclusiva la ER, sin prestar atención al decrecimiento, puede llevarnos a un estado de superpoblación y sobreconsumo de recursos del cual sólo se pueda salir colapsando socialmente, sobre todo si la ER no cumple las expectativas. Apoyar en exclusiva el decrecimiento, sin prestar atención a la ER, puede llevarnos a un declive energético tras el pico de los combustibles fósiles que nos lleve a una economía pre-industrial, a fuentes de energía medievales, y a la desaparición de miles de millones de personas que una economía un poco más industrializada podría haber sostenido con un nivel de vida mejor.

Por ello, mi opinión es que tanto el decrecimiento como la instalación de renovables descentralizadas deberían ser apoyadas por todo el mundo, pues ambos elementos serán una ayuda vital cuando haya que sustituir al capitalismo por un sistema estacionario sin combustibles fósiles. Mi impresión es que un despliegue amplio de renovables, sobre todo PV distribuida, en un momento de crisis profunda permitirá que la gente sea más autónoma, menos miserable y menos dependiente de las migajas que les ofrezcan los grandes propietarios para que obedezcan. Y ese empoderamiento mínimo puede ser clave para que el 99% pueda auto-organizarse desde abajo en centros de nucleación alternativos al capitalismo. Sin unos mínimos existenciales la gente se vende a los poderosos para sobrevivir, por siniestra que sea la situación; con unos mínimos cubiertos desde abajo, unas redes solidarias y cooperativas alternativas al modo de producción dominante y unas fuentes energéticas locales que alimente a esa economía de base, la gente, ya organizada económicamente de forma alternativa, es capaz de auto-organizarse políticamente también. Y esto sí que puede socavar profundamente al capitalismo en un momento de crisis profunda, cuando los poderes económicos dominantes y sus mayordomos políticos estén desconcertados sin saber hacia dónde continuar el BAU.