Centro versus periferia

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Queridos lectores:

Una de las mayores dificultades para articular una transición energética adecuada y eficaz reside en ciertas ideas preconcebidas de cómo debe ser esta transición. Esas ideas, adecuadas para aprovechar las características de los combustibles fósiles mientras éstos han sido abundantes, nos llevan ahora a intentar aprovechar la energía renovable de una manera que no solo no es la más eficaz, sino que es tan mala que puede ser hasta incompatible con una sociedad funcional. Pero cuando señalamos esta incompatiblidad, y antes de que se nos permita explicarnos mejor, habitualmente nos encontramos con un muro: un muro de incomprensión y un muro de oposición cerril, el cual desdeña nuestros argumentos porque los toma como un ataque a la única salida al grave problema de sostenibilidad actual, sin darse cuenta de que en realidad hay muchas más salidas. Tal es la cerrazón que, cuando se les muestra la imposibilidad lógica de "su" solución, creen que lo que estamos diciendo es que "estamos perdidos" o que queremos "condenar a la Humanidad a volver a las cavernas" - sin ir más lejos, estos dos comentarios me los han dicho en la última semana. Me sorprende encontrarme con gente que de nada me conoce que cree que me gusta ser catastrofista o que piensa que digo que no podremos tener ni luz ni agua corriente (dos ejemplos reales también recientes).

La realidad no puede ser más lejana. No es que no haya solución. Al contrario, sí que hay soluciones alternativas, más de una. Pero son soluciones muy diferentes a las que ellos sueñan, aunque no peores. De hecho, en realidad son mejores, empezando por el simple hecho de que son posibles.

Comencemos por el principio. Entendamos cuál es el paradigma actual, y hasta qué punto es prisionero de la mentalidad de los combustibles fósiles.

Los combustibles fósiles tienen una característica que los hace muy interesantes: tienen una gran densidad energética. Contienen mucha energía concentrada en un volumen pequeño. Eso favorece que se pueda transportar la energía extraída en un punto para consumirla en otro punto, aunque sea muy lejano, y con un gran aprovechamiento. En el caso concreto del petróleo, se añade otra gran ventaja: es un líquido, como también son los combustibles que de él se derivan. Eso hace muy fácil su manipulación: para trasvasar grandes cantidades de energía de un recipiente a otro simplemente se deja fluir y en cuestión de pocos minutos el depósito se ha llenado de una cantidad inaudita de kilovatios·hora. Además, al ser líquido es más fácil de hacerlo reaccionar químicamente para sacar un alto rendimiento. El carbón tiene una manipulación un poco más difícil, pero también se puede transferir grandes cantidades de energía gracias a él. Y el gas natural es el más difícil de manipular de los tres, pero aún con él tenemos un increíble saldo energético en las operaciones de transferencia.

Dadas las características de los combustibles fósiles, y particularmente del petróleo, se ha podido llevar la lógica de las economías de escala hasta prácticamente su límite físico. El principio de la economía de escala es aumentar el volumen de producción de un objeto hasta el máximo rendimiento económico. Cuando ponemos una fábrica, debemos hacer una gran inversión para crear el edificio, comprar la maquinaria, tener las infraestructuras necesarias, etc, y esa inversión es prácticamente la misma hasta un cierto volumen de producción; por tanto, es mejor producir ese máximo volumen que cualquier cantidad inferior, porque así el coste por unidad producida será menor. Incluso, una vez hecha la inversión inicial, aumentar la producción partiendo de la fábrica inicial suele comportar un incremento de costes menor que poner una nueva fábrica en otro sitio, porque ciertas infraestructuras (carreteras, líneas eléctricas, etc) no necesitan ser ampliadas porque pueden aumentar su capacidad. Así que la lógica de la economía de escala se basa en aumentar la producción de una fábrica hasta su máximo rentable.

La gran cantidad de energía concentrada en los combustibles fósiles, y su gran abundancia, ha favorecido que se creen grandes centros de producción, que en algunos casos abastecen el mercado global. Concentrar más y más la producción en pocos lugares ha seguido siendo beneficioso, hasta que en algunos productos se abastece el mundo con una o unas pocas fábricas. La lógica de la hipercentralización de la producción ha sido una consecuencia del petróleo abundante y barato, en suma.

Por contraste, la producción de energía renovable es por definición muy distribuida y de pequeña densidad energética. Además, es difícil de manipular y transportar  a grandes distancias. El viento sopla aquí, y las zonas más insoladas están allá, y tomar esa energía y llevarlo para otro lado no es nada simple. Se pueden crear sistemas de aprovechamiento renovable que tomen esas fuentes de energía renovable y las conviertan en electricidad. En el proceso, se aprovecha solamente entre el 15% y el 20% de la energía renovable disponible; y luego el transporte comporta pérdidas adicionales, más el hecho de que la disponibilidad de la red eléctrica hace que no siempre se pueda aprovechar la energía producida o producible. Se puede intentar soslayar ese problema convirtiendo la electricidad en hidrógeno, pero entonces se tienen que añadir otro 30-50% de pérdidas adicionales en la producción del hidrógeno, y encima, si se intenta utilizar en un motor, habrá de nuevo un recorte del 50% de la energía, de modo que al final se habrá aprovechado solamente un 4% o menos del flujo renovable inicial. La alternativa es usar baterías u otros sistemas como el bombeo incerso, con pérdidas mucho más pequeñas (del orden del 10-15%) pero con un alto coste económico y energético en materiales escasos o en limitaciones de localización, con lo que encima tampoco se puede garantizar que estarán disponibles a gran escala.

La pregunta es: ¿y no se puede aprovechar esa energía renovable de una manera mejor? Y la respuesta es que sí.

Ya comentamos al hablar de la entropía que siempre que se produce una transformación de un tipo de energía a otro tipo de energía, en virtud del Segundo Principio de la Termodinámica, se tiene que pagar un peaje energético, es decir, se va a perder parte de la energía en el proceso. Esa pérdida energética es de tanto mayor que más diferentes sean los tipos de energía inicial y final. Por ejemplo, la transformación del impulso mecánico del viento o del río en electricidad implica pérdidas de hasta el 75% de la energía que incide en la turbina o aerogenerador. Sin embargo, si esa energía mecánica lineal del flujo de agua o aire se convierte en energía mecánica de rotación para accionar los engranajes de una fábrica, las pérdidas son mucho menores, del 20% o incluso más bajas. Quizá esto les suene un poco a ciencia ficción, pero lo cierto es que las primeras villas industriales a principios del siglo XX usaban esos procedimientos para mantener en marcha la maquinaria; yo siempre comento el caso de las fundiciones de la villa de Olot, ciudad perdida en la montaña de Gerona y que no tenía precisamente buenas comunicaciones terrestres con el resto del país, y que sin embargo tenía una gran capacidad industrial precisamente por ese tipo de aprovechamiento mecánico de la energía hidráulica de los abundantes saltos de agua de la zona.

Lo cierto es que existen tecnologías apropiadas que requieren materiales y procesos constructivos mucho más sencillos que las renovables eléctricas, que son mucho más fáciles de instalar y mantener, y que son entre 2 y 3 veces más eficientes que producir electricidad. Con la ventaja añadida de que la energía se puede aprovechar de manera más final, además.

Yendo al caso de España, las posibilidades son infinitas. En las zonas con mayor insolación, como Andalucía, Extremadura o el sur de Castilla- La Mancha, la energía solar se puede concentrar para cocer ladrillos y, más concentrada aún, para fundiciones metalúrgicas. En el norte de España, la proliferación de saltos de agua proporciona una potencia mecánica que permite la instalación de muchas industrias donde se requiera; y de manera similar las regiones con viento intenso. En cuanto a las praderas que ocupan las mesetas, pastizales y paja proporcionarían una fuente inmensa de compuestos para la síntesis de química orgánica, y  semejantemente los bosques.

¿Cuál es el inconveniente de esta aproximación? Que la producción se vuelve distribuida. Pero eso es lógico: es que se está intentando aprovechar una energía, la renovable, que ya es de suyo distribuida, que se encuentra repartida por todo el territorio, y no precisamente en los actuales centros de consumo. Con estos modelos no eléctricos de aprovechamiento renovable, que tienen una eficiencia mucho más alta que la de las renovables eléctricas, en vez de tener grandes fábricas en pocos sitios, la economía de escala asociada a una energía muy distribuida haría proliferar muchas pequeñas fábricas, con mucho menor impacto y presión ambiental sobre su entorno, asegurando además la riqueza y el empleo local. La introducción de la renovable no eléctrica es por tanto más vertebradora y redistributiva.

¿Por qué hay, entonces, esta obsesión con electricidad? Porque no se ha abandonado el paradigma fosilista, y se sigue queriendo llevar la energía desde los lugares de generación energética a los actuales centros de producción industrial. Por este motivo, el debate sobre la transición renovable está viciosamente y erróneamente centrado en la producción de electricidad, de modo que hemos llegado a un punto en el que la gente cree que las renovables son para producir electricidad, y que el actual discurso político pretende alcanzar la descarbonización con un 100% eléctrico renovable. Poco importa a ese discurso que la electricidad sea solo el 20% del total de energía final consumida, que lleve décadas así sin que se vea como aumentar ese porcentaje, y que se sepa que hay una parte que no puede ser electrificado. Y poco importa, como hemos visto, que el aprovechamiento eléctrico sea altamente ineficiente en la transformación energética.

La centralización de la producción industrial durante los dos últimos siglos ha llevado a una centralización del poder político, y se usa ese centralismo para intentar forzar que la transición renovable también sea centralista. Pero a la Naturaleza no se la puede contradecir, y si la energía renovable es distribuida, no será posible centralizarla. Encabezonarse en hacer algo imposible no logrará hacerlo, pero sí que nos puede hacer colapsar como sociedad.

La fijación de la agenda en la renovable eléctrica y el completo ninguneo de las alternativas renovables no eléctricas (hasta el punto de que son un no tema, y que hasta las organizaciones ecologistas adoptan la agenda eléctrica renovable) es una manera de mantener el centralismo imposible en la época del descenso energético. Por eso, no nos equivoquemos: la renovable eléctrica busca apuntalar los centros de consumo/producción frente a la periferia de generación energética. Es un modelo de expolio del territorio, es un modelo colonial intramuros y extramuros.

La transición renovable, la verdadera, la posible, debe basarse en el aprovechamiento local y eficiente de la energía renovable. Un aprovechamiento que hará renacer al territorio. Renacer del territorio que debe ser a costa del abandono del centralismo metropolitano. Ceterum censeo Metropolem esse delendam.

Salu2.

AMT 

Renovables vs nucleares vs combustibles fósiles

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Queridos lectores:

JotaEleEne me ha enviado un ensayo sobre el potencial comparado de las fuentes de energía renovable, las centrales nucleares y los combustibles fósiles y su eficiencia relativa. Por su general interés, creo conveniente reproducirlo en el blog.

Les dejo con JotaEleEne.

Salu2.

AMT

Renovables vs Nucleares vs Combustibles fósiles

En este trabajo vamos a reflejar el crecimiento de las distintas energías en el tiempo, según la capacidad y posibilidad de integración que han tenido y que tienen en el actual mix energético mundial.

Lo deseable sin duda es que las renovables  sean las que tomen el relevo de las otras energías, ya que a medida que pasa el tiempo cada vez se está más próximo al declive de los combustibles fósiles. Además si se quiere controlar las emisiones de gases de efecto invernadero, la mejor solución actualmente es cambiar la producción de energía hacia  fuentes renovables.

Antes de pasar a ver la evolución de las tres familias energéticas vamos a ver algunos conceptos esenciales para comprender la capacidad de desarrollo y comportamiento que tienen las distintas energías.

Pérdidas en generación eléctrica

Debido a la segunda ley de la termodinámica, la generación eléctrica tiene unas pérdidas considerables ya que toda conversión de energía arrastra consigo pérdidas. La generación con biocombustibles es la que más pérdidas produce, seguido por la energía nuclear y luego la generación con carbón. 

La siguiente gráfica refleja la energía producida en un año por cada tecnología de generación. También refleja la energía que fue útil y la que se disipo en pérdidas.

Gráfica 1: Pérdidas en generación eléctrica. Datos de AIE en mtep.

 

Si nos fijamos en la magnitud de las pérdidas, es el carbón el que más tiene ya que es la energía más usada para generación eléctrica; seguido por la nuclear y luego el gas natural.

Las pérdidas en generación eléctrica suponen el 54% de todas las pérdidas, y si a esto le añadimos las pérdidas de cogeneración entonces serían un 65%.

Algo que se observa en la gráfica es que la generación eléctrica por transformación de calor en electricidad tiene muchas pérdidas; en cambio, la generación directa de electricidad apenas tiene pérdidas.

Las pérdidas además que suponen un derroche de energía producen contaminación cuando provienen del consumo de combustibles fósiles. 

Eficiencia   

En física, la eficiencia o rendimiento de un proceso o de un dispositivo es la relación entre la energía útil y la energía invertida. En el caso del sistema energético, la energía final representaría la energía útil, es decir, la energía de la que se sirve el mundo para funcionar como puedan ser la electricidad, la gasolina, el queroseno, etc. La energía primaria representaría toda la energía, o sea, la final más las perdidas. Ya que el balance de la AIE nos da tanto la energía primaria como la energía final, vamos a sacar la gráfica de la eficiencia.

 

Gráfica 2: Consumo de energía primaria, final y eficiencia correspondiente. Datos de AIE en mtep

Toda esa diferencia que vemos en aumento entre la energía primaria y final son pérdidas. De toda esa energía que se va en pérdidas, la generación de energía eléctrica supone el 65% de todas las pérdidas, seguida por la energía gastada en la extracción de combustibles fósiles  e industrias de transformación, con un 19%.

En cuanto a la eficiencia, decir que si aumenta el porcentaje de energía primaria sobre la energía final, baja la eficiencia y si aumenta el porcentaje de la energía final sobre la primaria sube la eficiencia. 

Atendiendo a la Gráfica 1 en cuanto a las pérdidas de generación eléctrica, si la generación eléctrica aumenta con combustibles fósiles o nucleares la eficiencia eléctrica bajará, y si aumenta con renovables subirá. Si se sustituye una energía de más pérdidas por una de menos pérdidas, la eficiencia subirá; por ejemplo, si se sustituye generación eléctrica de carbón por generación eléctrica de gas. 

Factor de planta

También llamado factor de carga o factor de capacidad de una central eléctrica. En la definición de la wikipedia es el cociente entre la energía real generada por la central eléctrica durante un período (generalmente anual) y la energía generada si hubiera trabajado a plena carga durante ese mismo período.

Vamos a representar el factor de planta en una gráfica formada con datos de producción y potencia instalada proporcionados por REE correspondientes al año 2018.

 

Gráfica 3: Factor de planta de centrales eléctricas renovables y nucleares. Datos de REE.

El factor de planta más bajo corresponde a la generación con biocombustibles y residuos, seguido por la solar fotovoltaica, la solar termoeléctrica, la eólica y la hidráulica con igual magnitud; y por último en el otro extremo la nuclear, con el valor más alto de todas las energías. No tiene sentido representar el factor de planta de los combustibles fósiles puesto que en España actualmente ya están de respaldo para complementar la demanda que no pueden satisfacer las renovables y la nuclear. Los datos en la gráfica en este caso no nos llevarían a ninguna conclusión. Pero de usarse de forma continua tendrían un factor de carga un poco inferior a las nucleares.

Porcentajes de consumo de energía primaria 

Gráfica 4: Evolución del porcentaje de consumo mundial de energía primaria por energías. Datos de AIE. 

En este período de tiempo de consumo creciente de energía de casi treinta años, la energía primaria ha crecido un 63%; y dentro de esta energía primaria, las tres renovables han crecido del 13% al 14%, la nuclear ha pasado del 6% al 5%, el gas natural ha pasado del 19% al 23%, el petróleo ha pasado del 37% al 32% y el carbón ha pasado del 25% al 27%.

La gráfica muestra también en el otro eje la eficiencia correspondiente. Baja en prácticamente todo el periodo salvo en el final de la gráfica, que sube coincidiendo con la bajada nuclear de Fukushima y la bajada del porcentaje del carbón posterior. La renovables de área eléctrica aumentan también al final de la gráfica, que sin duda también influyen algo en la subida de la eficiencia.

Renovables

Las renovables en el 2018 a nivel mundial supusieron el 14% de toda la energía primaria. De esta energía primaria, el 37% fue usado para generación eléctrica. Esta generación eléctrica renovable ha crecido un 212% desde 1990 y el resto ha crecido un 39%. A pesar de este enorme crecimiento, se encuentran todavía muy lejos de las otras renovables como podemos ver en la Gráfica 4. 

Poco más decir de las otras renovables que no son de área eléctrica. En el 2006 la AIE atribuía 724 mtep de consumo de uso tradicional (calefacción y cocina) , consumo en ocasiones de supervivencia y muchas veces sin planificación sostenible. Este consumo supondría aproximadamente la mitad del consumo en biocombustibles en el 2018.

La solar térmica supuso un 0,49% de la energía final y los biocombustibles un 10% de la energía final, casi todo el consumo de ambas en el sector residencial. Creciendo posteriormente en el sector del transporte los biocombustibles desde el 2005; pero de forma minoritaria, solo hasta el 3%. 

Renovables de área eléctrica

Hoy por hoy es la única posibilidad disponible para sustituir gran cantidad de combustibles fósiles por energía limpia y de forma rentable. Sin embargo, como veremos a continuación, sufren de limitaciones que hacen que el relevo se esté efectuando de forma muy lenta. A pesar de su gigantesco desarrollo, solo han hecho crecer las renovables en un 1%, como hemos visto en la gráfica cuatro.

Su limitación principal es su bajo factor de planta, esto hace que para sustituir cantidades significativas de energía hace falta que tengan una potencia instalada muy alta, es decir, tiene que haber muchos parques eólicos y fotovoltaicos para producir a la larga poca energía. Se ve perfectamente en la Gráfica 3, en la comparación de todas las renovables frente a la nuclear. Si la energía nuclear tuviera la misma potencia instalada que la eólica, España sería abastecida de energía eléctrica solamente con la energía nuclear y sobrarían todavía 42.000 GWh para exportar.

Este bajo factor de planta de las renovables es evidente, ya que las eólicas producen energía según el viento que haya, las solares producen energía según el sol que haya y las hidráulicas dependen del agua de lluvia que se dispone según las lluvias acaecidas. A esto se le llama intermitencia.

Hay otro problema con las renovables. Al tener que aumentar constantemente la potencia instalada, esto hace que llegue un momento en que, por ejemplo en periodos de fuerte viento, la producción eléctrica eólica sature toda la demanda, teniendo que mantener parte de la producción apagada, lo que se llaman vertidos. 

Para minimizar este problema, la red renovable debe de estar muy bien interconectada tanto a nivel regional como a nivel nacional y a nivel internacional para evitar que se pierdan los excedentes energéticos que el sistema produce en momentos de gran generación. Esto hace que junto al crecimiento del parque de producción renovable tenga que también crecer y mejorar la red de interconexión. En países desarrollados esto no suele ser un problema muy grande a nivel nacional, puesto que se dispone ya de una red desplegada. Solo hay que ampliarla un poco y mejorarla.  En este sentido Europa es el mayor sistema eléctrico del mundo, aunque algunos países con dificultades orográficas como España todavía se encuentran muy por debajo del límite de interconexión establecido por la UE.

Otra forma de minimizar el problema de los vertidos sería el almacenamiento de energía cuando hay picos máximos de renovables. Para ello se cuenta con centrales hidroeléctricas de bombeo y recientemente con baterías.  

A pesar de estos problemas, las renovables de área eléctrica están creciendo. Lo podemos ver en la siguiente gráfica que representa una estimación del porcentaje de cada tecnología energética dentro de la energía final de generación eléctrica y su eficiencia  correspondiente. La estimación está formada con los datos de las energías utilizadas para la producción eléctrica de energía primaria y aplicando después unos factores de conversión para cada distinta tecnología. A la gráfica se le ha añadido también en otra escala la eficiencia correspondiente de la conversión eléctrica.

Gráfica 5. Evolución del porcentaje de energía final en generación eléctrica y eficiencia. Datos de AIE.

 

Gracias a la conversión se puede ver reflejado más claramente la aportación a la energía final eléctrica de cada tecnología. Está claro que la eficiencia sube por el menor carbón, menos nuclear y por  el aumento en el mix energético del gas natural y de las renovables de área eléctrica.

La hidráulica está limitada en su crecimiento ya que depende de la limitada construcción de embalses en grandes cuencas. Los países de la OCDE hace ya dos décadas que su producción hidroeléctrica apenas sube porque ya están copadas todas las grandes cuencas, quedando por desarrollar cuencas en Sudamérica, Asia y sobre todo en África. Así que con el tiempo solamente serán la eólica y las solares las encargadas de sustituir al resto de la energía proveniente de los combustibles fósiles y las viejas nucleares. 

Como vemos la cosa va lenta: teniendo en cuenta un crecimiento exponencial al menos les quedan tres décadas para sustituir la mayor parte del mix energético, sobre todo si el consumo de energía eléctrica sigue creciendo, lo cual es el impedimento principal que evita que crezcan más rápido.

Por el contrario, en los países que disminuyen el consumo energético o con índices de la energía per cápita más bajos, su porcentaje de energía primaria renovable ya es mayor. En la UE, y considerando países de más de 17 millones de habitantes, algunos con índices de energía per cápita bajos tienen valores más altos de energía primaria renovable como es el caso de Rumanía, Italia y España. Mención aparte el caso de Alemania, que con 83 millones de habitantes y uno de los consumos de energía per cápita más altos está entre los índices más altos de porcentaje renovable; en este caso también está disminuyendo su consumo de energía, está considerado como el país más eficiente del mundo en energía. 

Podemos suponer que dándoles el tiempo que necesiten, más largo que corto probablemente, las renovables conseguirán acaparar la mayor parte de la demanda de electricidad mundial; lo cual será un logro, pero será un logro  insuficiente ya que con datos del 2018, la electricidad supone solo el 19% de toda la energía final, lo que implica que si queremos crecer con renovables tenemos que sustituir el consumo de combustibles fósiles en energía final por consumo de electricidad.

Dentro de los sectores más grandes de consumo de la energía final, la electricidad supone el 28% de la energía de la industria, el 24% en el sector residencial, 51% en los servicios públicos, y lo que es peor, el 1% en el transporte, ya que el transporte es el sector mayoritario en la energía final y el que más se resiste a la electricidad. En la siguiente gráfica vemos el porcentaje de la evolución de las diferentes energías en la energía final. 

Gráfica 6: Porcentaje de energías en la energía final. Datos de AIE.

 

En la gráfica la energía final ha crecido un 59%, y la electricidad ha crecido desde un 13% hasta un 19% en todo el periodo, crecimiento compensando un poco el declive del resto de las renovables en la energía final. De nuevo vemos una progresión demasiado lenta; también en este sentido el crecimiento de la demanda mundial hace que la sustitución de electricidad por combustibles fósiles sea más lenta.

El lento crecimiento eléctrico renovable y la menguante proporción de las renovables no eléctricas en la energía final hacen que globalmente el crecimiento total renovable solo aumente un 1% como veíamos en la gráfica cuatro.

Un crecimiento por ahora claramente insuficiente si tenemos que considerar el crecimiento de la concentración de CO2 en la atmósfera y el agotamiento de los combustibles fósiles.

Nucleares

La energía nuclear supone el 11% de la electricidad mundial, cuota actualmente en descenso, pues llegó a un máximo de 17% en el 1990 (ver gráfica 5). Las consecuencias del descenso son debidas al aumento del consumo eléctrico mundial y al estancamiento de la potencia instalada nuclear a finales de la década de los ochenta y primeros de los noventa, poco después del accidente nuclear de Chernobil. Hay otro punto de inflexión a partir del 2011 con el accidente nuclear de  Fukushima que trajo el parón nuclear de Japón con el posterior desmantelamiento de 19 reactores, y con Alemania anunciando su intención de cerrar su generación nuclear en una década. 

Como se puede ver, la única causa del ocaso actual de la generación nuclear es su peligrosidad. La seguridad de los reactores nucleares se basa en conocer y evitar los posibles riesgos con medidas pasivas y activas. Cualquier riesgo desconocido, inesperado y no contemplado puede producir un desastre como pasó en Fukushima.

Otro problema de la energía nuclear es su escasa expectativa de evolución hacia algún otro tipo de reactores. El 67% de los reactores son del tipo PWR, y de los nuevos reactores serán el 81% también PWR. Este tipo de reactor es más estable, y se ve que la industria nuclear no se quiere arriesgar más de lo necesario con la seguridad. La única opción a largo plazo que queda es la fusión nuclear, si es que llega a hacerse realidad alguna vez, ya que llevan 70 años intentándolo; y como ya va siendo costumbre, todavía le quedan 30 años.

A pesar de todo esto, la tecnología nuclear se resiste a desaparecer. Hay 53 nuevos reactores en construcción liderados por China, India, Rusia, Eslovaquia, Corea del Sur y Emiratos Árabes con 33 reactores. Y en cuanto a los ya existentes la tendencia que está marcando EEUU es la continuidad de sus centrales con autorizaciones  para operar de forma segura, 60 e incluso 80 años. Bajo mi punto de vista sorprendente, ya que  alargando el periodo de vida de las centrales se da más oportunidad de que ocurra un evento inesperado que pueda causar un desastre.

Actualmente las renovables son un éxito y muy probablemente sean más rentables que las nucleares. ¿Por qué entonces China y EEUU, líderes destacados en cuota de producción renovable mundial, se empeñan en construir nuevas centrales y mantener las antiguas?. Sin duda por la lenta penetración renovable en el mix energético de ambos países. Las nucleares, en este caso con su alto factor de planta y su nula contaminación atmosférica, evitan emisiones de CO2  que producirían las térmicas de combustibles fósiles mientras van llegando las renovables.

La energía nuclear produce energía eléctrica transformando calor en electricidad al igual que los combustibles fósiles. Esto produce muchas pérdidas. Como las nucleares generan más calor que las demás, pues tienen más pérdidas (gráfica 1). Sin embargo esta generación de calor no produce contaminación en el aire como en el caso de los combustibles fósiles. 

La energía nuclear es la energía con mayor factor de planta (ver gráfica 3), ya que se hace una carga de combustible nuclear cada doce o dieciocho meses y funciona el resto del tiempo a plena carga. Esto hace que con poca potencia instalada, en el caso de España 7 reactores nucleares y habiendo cerrado uno en el 2012, dominen desde hace una década el mix energético del país Salvo en el 2013 que la eólica superó por muy poco a la nuclear (España se convirtió en el primer país del mundo en que la eólica superó en un año a la nuclear). Teniendo en cuenta que la potencia instalada eólica ha crecido en esta década en seis años y no se ha repetido el evento, nos da un buen ejemplo de la intermitencia que sufren las renovables de área eléctrica. 

Por lo demás las nucleares tienen la misma limitación que las renovables de área eléctrica, solo el 19% de la energía final es electricidad. En el post “Pérdidas crecientes en el sistema de abastecimiento energético mundial” veíamos como Francia el país más nuclearizado del mundo, tenía en comparación con otros países similar o incluso inferior proporción de electricidad en la energía final que otros países desarrollados.

Combustibles fósiles

Las renovables y la nuclear suponen el 19% del consumo de energía primaria, así que son los combustibles fósiles los que se encargan de abastecer todo el resto del consumo mundial de energía. 

Los combustibles fósiles son energía pura, con simples máquinas termodinámicas se extrae energía y trabajo fácilmente de ellos. Han favorecido el crecimiento económico mundial y con ello el progreso del mundo, hasta el punto de que incluso un solo combustible, el carbón, ha sido en las últimas dos décadas el impulsor del PIB mundial. En la siguiente gráfica lo podemos ver. 

Gráfica 7: Comparativa del crecimiento del PIB mundial con el consumo mundial del carbón. Datos de BP.

 

 

Si se compara el crecimiento del PIB con cualquier otra energía e incluso con el total del consumo de energía primaria, las gráficas serían muy diferentes; en cambio, si se compara con el consumo de carbón, vemos que en los últimos 25 años son muy similares, hasta en las pendientes. Parece claro que en los últimos 25 años ha sido el crecimiento del carbón el que ha liderado la economía mundial a través de  China e India, ya que estos dos países consumen el 64% del carbón mundial, liderando China con un 52%. 

Antes del carbón fue el petróleo el que lideró el crecimiento de la economía, pero después de las dos crisis del petróleo del siglo pasado en el 73 y el 79, el petróleo fue quedando aislado en solo dos sectores, el transporte y los usos no energéticos. 

Cuando son fáciles de extraer, los combustibles fósiles son baratos y su crecimiento se puede adaptar perfectamente a fuertes incrementos del consumo. Lo hemos visto con el crecimiento del carbón en China. Y también en Japón, que en solo tres años el gas natural sustituyó todos los reactores nucleares parados a raíz del accidente de Fukushima, mientras que Alemania lleva diez años sustituyendo sus reactores nucleares por renovables. 

Los combustibles fósiles fueron el motor de crecimiento de los países desarrollados en el siglo pasado y actualmente son el motor de crecimiento de los países emergentes, como podemos deducir de la anterior gráfica.

El problema de los combustibles fósiles es que aunque son abundantes, con el uso masivo de estos cada vez se está más cerca de llegar a su agotamiento y posterior declive. De hecho, la AIE ha reconocido que el petróleo convencional llegó a su cenit en el 2006. Hoy la producción de petróleo consigue mantenerse gracias a la aportación de petróleos no convencionales como el fracking o las arenas asfálticas de nula o menor rentabilidad, ya que se trata de petróleos más difíciles de extraer.

Las reservas de combustibles fósiles más abundantes son las de carbón, precisamente el combustible fósil que más CO2 emite. Intentando evitar el calentamiento global, la mayoría de países están evitando el uso del carbón, salvo algunos pocos países liderados por China e India que siguen aumentando el uso del carbón. China está consiguiendo reducir el uso del carbón en su industria; sin embargo, para producción eléctrica sigue incrementando su uso a pesar de ser el líder en instalación de renovables de área eléctrica y nucleares. El brutal crecimiento energético de China hace pequeño el crecimiento renovable y nuclear, teniendo todavía que recurrir al carbón masivamente para generación eléctrica. Y la India está siguiendo iguales parámetros de crecimiento que China.

Las mayores reservas de carbón del mundo las tiene EE.UU. Actualmente EE.UU. está reduciendo mucho la aportación de carbón en generación eléctrica gracias al gas natural extraído por fracking. Las renovables de área eléctrica también están aportando, pero en mucha menos proporción que el gas natural. ¿Qué pasará cuando se agote el fracking, muy posiblemente en esta década? ¿EEUU importará gas natural de otros países o volverá a su barato y abundante carbón? Me da que lo segundo.

Conclusiones

Tarde o temprano habrá que sustituir los combustibles fósiles, bien por motivos medioambientales, bien por agotamiento. El problema es que solo se dispone para ello de renovables de área eléctrica con un desarrollo a nivel global muy lento, y lo que es peor, hay que desviar el 70% de la energía final hacia la electricidad.

Semejante reto parece imposible de afrontarse si no es con cambios profundos en el modo de vida de las sociedades modernas y desarrolladas.

Estamos en las primeras fases del cambio, pero si no se consigue en el tiempo apropiado, con el agotamiento del petróleo y el gas natural, existe el peligro de volver de forma masiva al contaminante carbón y a las peligrosas nucleares.

Intentándolo

Con el acuerdo de París, la UE se compromete a lograr una reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero de al menos un 40 %, también el seguir reduciendo la eficiencia energética y alcanzar un 32% de energía renovable para el 2030. Con este acuerdo también se pretenderá aumentar la seguridad energética, es decir, mejorar las interconexiones entre los países de la UE, y la disminución de importaciones de petróleo y gas. 

Y por último,  se pretenderá la implicación de los consumidores como productores, almacenadores y responsables en el consumo de energía.

Será interesante ver la evolución de la UE en general y de España en particular, ver desde donde se parte y hasta donde se puede llegar.

Pero eso será en otros post.

Saludos.

JotaEleEne 

El efecto boomerang

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Queridos lectores,

Durante las últimas semanas he participado en varias discusiones con defensores de la transición renovable, que en algunos casos me reprochaban mi postura al analizar los límites de explotación de los sistemas de generación renovable o al exponer simplemente hechos que contrastan con un cierto discurso triunfalista. Lo que me ha parecido más curioso de estas conversaciones es la reacción de mis contertulios cuando uno los confronta con datos y hechos que contradicen su visión de las cosas. Pondré varios ejemplos: 

• Hace un par de días discutía en la Agencia Espacial Europea con un ingeniero (una persona brillante) sobre el potencial de la fotovoltaica; él me ponía el ejemplo de Alemania y yo le decía que justamente en Alemania lo que se está observando es un cada vez mayor recurso al carbón (y encima más lignito nacional, que produce más emisiones de CO2), como explicábamos hace unas semanas. Delante de esto, me preguntó directamente: "¿Es que dudas de que exista un Cambio Global Antropogénico?". Me quedé perplejo y decidí zanjar la conversación ahí, dejándole claro antes que justamente por trabajar donde trabajo no es ese tipo de cosas las que uno cuestiona.
• Hace unos días Florent Marcellesi hizo mención a mi nombre para que me involucrase en una conversación en Facebook en la que estaba participando una persona que confío en que domine mejor el alemán que el castellano (lo cual no es obstáculo para que tenga un blog en cierto diario de tirada nacional en España). El individuo se había previamente despachado a gusto sobre los ponentes del próximo congreso en Barbastro. Según él, el hecho que el congreso se titulara "Más allá del pico del petróleo: el futuro de la energía" significaba que los ponentes eran partidarios del fracking y otros hidrocarburos basura, y lo fundamentaba en que estos ponentes - yo incluido - se caracterizaban por sus "repetidos ataques" a la energía renovable. Yo tuve con él una corta conversación para besugos, que acabé abandonando cuando comprendí que tenía serias dificultades para comprender la estructura semántica del castellano.
• Durante las últimas semanas he participado en dos discusiones, también en Facebook, con dos personas vinculadas a Podemos (la formación política emergente en España y la única esperanza para mucha gente de acabar con el inmovilismo bipartidista actual). Según me han referido algunos de mis contactos, estas dos personas son brillantes y están haciendo valiosísimas aportaciones en el intenso debate actual dentro de Podemos. Ambas presentaban un programa de regeneración del sistema energético español, haciendo una fuerte apuesta por la producción fotovoltaica, el autoconsumo doméstico, la supresión del lobby eléctrico, la implantación de fábricas de placas fotovoltaicas en nuestro país y la I+D en el sector, todo lo cual, según ellas, debería reducir nuestra dependencia energética exterior (y por tanto nuestro déficit comercial) y crear, literalmente, millones de puestos de trabajo. Al empezar a discutir sobre las limitaciones de las renovables y la imposibilidad financiera de sufragar tal transformación, en un país donde la oferta eléctrica es excesiva y la demanda eléctrica va a la baja arrastrada por el declive energético del petróleo, su reacción fue enrocarse en sus ideas y denunciar que con "ideas decrecentistas como las vuestras" no se conquista el electorado. Una de ellas llegó al extremo de exigirnos alternativas a los demás. A esta persona yo le dibujé un breve relato de terror sobre lo que podría llegar a suceder si Podemos alcanzase el poder y tirase con esas ideas adelante. Supongo que a estas alturas debe pensar que soy un desequilibrado o que estoy al servicio de oscuros intereses.

En el curso de todas esas discusiones hubo un cierto toma y daca de datos aportados por unos y otros, aunque no todos fueron correctos o pertinentes. Por ejemplo, uno de los contertulios apuntaba a las grandes exportaciones de electricidad de Alemania a Austria como una demostración del éxito de la Energiewende en la implantación de la energía renovable en el país teutón, cuando en realidad ya vimos que el 46% de la electricidad alemana se genera quemando carbón y cada vez se usa más carbón:

En otra ocasión había uno que alegaba que la electricidad suponía en España en torno al 50% de toda la energía final consumida, cuando en realidad se mueve en torno al 20%. Más adelante, se producía la típica ceremonia de confusión entre electricidad renovable y energía renovable (la biomasa no siempre se contabiliza en los cálculos de energía final, porque no es fácil estimar su impacto real) y entre electricidad renovable y eólica/fotovoltaica (la hidroeléctrica es aproximadamente, dependiendo del año, la mitad de la energía renovable que se produce en España). La conclusión era clara: el futuro pasa inexorablemente por continuar el actual despliegue de aerogeneradores y placas fotovoltaicas, también algo de concentración solar, como garantía de prosperidad; y si nos negábamos a verlo era porque somos unos necios o porque nuestra "ideología decrecentista" es muy "happy flowers" (sic) pero la realidad es otra.

En el fondo todas estas discusiones son una reedición de lo que ya comenté en el post "La buena dirección"; de hecho, abrumado por la cantidad de datos negativos que los presentes en una de esas conversaciones llegaron a aportar, uno llegó a decir que más valía una mala solución que no tener una solución en absoluto (ahí fue cuando yo inserté mi relato breve de terror).

Pero hay un grave transfondo a todo este discutir y devenir frenético. La rápida caída de la energía neta que llega a nuestra sociedad (y que se acelerará en los próximos meses) está provocando grandes cambios sociales, aupando grupos ideológicos alternativos que en una época de mayor bonanza hubieran quedado arrinconados. Lo grave no es que nuestro sistema económico y social no sólo no esté diseñado para soportar el declive energético en sí; es que no está preparado para la irrupción en el poder de grupos a los que se ha ninguneado durante décadas. Los medios de comunicación han funcionado y funcionan como vehículos de propaganda que airean una falsa perspectiva del debate y de las alternativas. Durante décadas se ha hecho creer a la población que la discusión energética era entre energías fósiles y renovables, con el uranio de árbitro, del mismo modo que hay una oposición entre bienestar económico y respeto medioambiental. Todos estos son falsos debates: la realidad es más compleja. Así, ni las energías fósiles ni el uranio ni las energías renovables podrán ir más allá, a la vuelta de pocas décadas, de proporcionar una fracción de toda la energía que consumimos ahora. Tampoco es cierto que bienestar y medioambiente estén en oposición: los efectos ambientales comienzan a ser cada vez más notorios y más gravosos para el bienestar humano (vean por ejemplo qué ha pasado en Francia este año con la cosecha de trigo, consecuencias que anticipábamos en el post "Un año sin verano", y si tienen ganas de ir más allá simplemente lean los titulares de esta breve crónica). Se han creado falsas dicotomías para distraer a la gente de que la verdadera discusión no era entre un tipo de energía u otro, un tipo de preocupación u otra, sino que el debate era multidimensional y que en realidad lo que se tiene que discutir es si seguimos con este sistema económico o nos dotamos de otro (en la línea de lo que se discutió en el último post). La propaganda ha sido tan fuerte, tan intenso el empeño en disimular el debate, que domina la percepción de los grupos hasta ahora extraparlamentarios y que pronto tendrán responsabilidades de poder. El poder económico empieza a sentir verdadero terror por lo que está por venir, no sólo porque se aúpen grupos que escapan a su control, sino porque éstos, de buena fe, intentarán implementar medidas que están condenadas al fracaso porque parten de premisas falsas.

Es un efecto boomerang: décadas de desinformación llevan, en un momento de crisis, donde las medidas deberían ser más certeras que nunca, donde se ha agotado ya el margen para error, a tomar las medidas más mortalmente equivocadas. Y ya sabemos qué hará el boomerang cuando vuelva.

Salu2,
AMT