miércoles, 1 de marzo de 2017

Las sirenas del colapso


Queridos lectores,

Déjenme comenzar este post haciendo un poco de recapitulación, para poner en contexto este artículo.

Estamos a principios de 2017. El peak oil, que es uno de los eventos clave de la Historia de la Humanidad y la razón de ser principal de este blog, probablemente se ha producido ya, y no ahora mismo sino que podría datar de hace unos dos años. En beneficio de algún lector que llegue a estas orillas sin saber dónde está, recordemos una vez más qué es el peak oil y qué es lo que significa.

El peak oil es el momento en el que la producción de petróleo llega a su máximo alcanzable y a partir de ahí comienza a declinar. La razón por la cual la producción de petróleo tiene un máximo histórico es fundamentalmente física y geológica, pero también económica: a medida que se han ido agotando los yacimientos fáciles y que contenían el petróleo de mayor calidad, hemos tenido que ir recurriendo a yacimientos donde la extracción es más difícil y lo que se produce, que no siempre es exactamente petróleo, es de peor calidad y requiere más coste (y más energía) para convertirlo en los combustibles que consumimos hoy en día. 


Mientras la cosa fue bien, la industria petrolera fue aumentando rápidamente la producción de petróleo, pues para que la economía pudiese crecer más rápido se necesitaba más energía y en particular más petróleo; pero al crecer la producción crecía la industria de todo tipo, y al crecer la industria crecía la demanda, y al crecer la demanda se requería cada vez un mayor esfuerzo para mantener la producción a un nivel que la pudiera satisfacer

Y así fuimos inflando el globo, hasta que llegamos a unos niveles de producción tan elevados que costaba un grandísimo esfuerzo simplemente mantenerse en ellos, sobre todo porque muchos yacimientos se hacían viejos y ya no rendían tanto, y costaba mucho encontrar nuevos yacimientos que los reemplazaran. Se aguantó lo que se pudo hasta que la cosa empezó a no dar más de sí.

Los primeros signos de alarma comenzaron con el siglo XXI, cuando el precio del petróleo empezó a subir paulatinamente después de décadas de estabilidad. Aproximadamente hacia 2005 el petróleo crudo convencional (el petróleo de verdad, que se extrae como siempre se extrajo) llegó a su máximo y comenzó un lento declinar, decadencia que últimamente se está acelerando. Para hacer frente a la caída del crudo convencional se comenzó a introducir a gran escala todo tipo de sucedáneos, con limitado éxito: primero los biocombustibles, después los petróleos extrapesados y por último el petróleo ligero de roca compacta explotado mediante el fracking. Todas estas alternativas eran bastante mediocres y tampoco tenían mucho rendimiento; de hecho, a pesar de haber llevado el precio del petróleo a valores históricamente elevados durante varios años las compañías que los explotaban perdieron dinero a mansalva. Y ahora, desde finales de 2014 vivimos una tregua en el precio del petróleo motivada por una relativa caída de demanda, en un ciclo más del proceso de destrucción de oferta - destrucción de demanda que aquí denominamos "la espiral", mientras las compañías petrolíferas reducen sus gastos en exploración y desarrollo de nuevos yacimientos de manera drástica y nos abocan a estrellarnos contra un nuevo pico de precios en poco tiempo. Pero no les queda más remedio, es una cuestión de supervivencia, pues las pérdidas en el sector son enormes, y ya lo eran incluso antes de 2014, cuando el precio del petróleo era históricamente elevado; sirva de botón de muestra la siguiente gráfica, tomada del recomendable artículo de SRSroccoreport sobre el colapso de la industria petrolera.


La gráfica representa la evolución durante los últimos años del balance financiero (flujo libre de caja o free cash flow menos dividendos) de las tres mayores compañías petrolíferas estadounidenses, Exxon Mobil, Conocco Philips y Chevron.

Que la producción de petróleo haya llegado a su máximo y comience su progresivo declive implica que los graves trastornos económicos en los que estamos inmersos y de los que no acabamos de escapar simplemente no puedan acabar. De hecho, esta crisis no acabará nunca.

Y sin embargo, en el momento en el que más falta haría reaccionar, delante de un problema tan serio y tan grave, en el momento en el que se imponía la más serena reflexión y la meditada toma de decisiones clave, la sociedad occidental continúa ajena a todo esto. Hay un serio problema de comunicación, que hace años que dura y no tiene visos de solucionarse, ni siquiera estando cada vez más cerca de la parte tumultuosa del descenso energético


Una parte de este desdén informativo delante de éste y otros problemas fundamentales viene de cómo chocan con las necesidades del sistema económico imperante (a fin de cuentas, el fin de energía abundante y barata es el fin del BAU). Así, delante de un problema tan serio y adulto se le contrapone toda una contrapropaganda, pensando quizá, de manera infantil, que si no lo miramos el problema desaparecerá por sí solo. 

Hay, sin embargo, otra parte de la la dificultad comunicativa en la que la responsabilidad de la comunidad experta en recursos energéticos (entendida en un sentido amplio) tiene una gran responsabilidad. La cuestión es que no se está transmitiendo un mensaje sólido y creíble, sino muchos mensajes contradictorios y a veces dudosos. Ese difuso dominio donde la sociedad sitúa a los expertos en energía, donde espera encontrar consejo en ese tema, está formada por una amalgama de estudiosos y empresas, de gente honrada y de gente oportunista, en un tótum revolútum en el que los ciudadanos de a pie no pueden distinguir las diferencias, aunque éstas sean más que de matiz, y al final las llamadas a ir en direcciones opuestas a lo único que mueven es al inmovilismo. En este post he intentado sintetizar algunas de las principales especies de este zoológico que de un modo u otro pretenden arrimar el ascua a su sardina, sin importarle las consecuencias a largo plazo (excluyo deliberadamente de esta lista los fanáticos de la teoría de la conspiración y de la magia de cualquier tipo, incluyendo la negación de la Termodinámica).

- Los puramente negacionistas: Forman un grupo relativamente compacto en cuanto a sus argumentos, que suelen ser los mismos independientemente de la extracción política del sujeto. Algunos de sus argumentos preferidos son la falta de conocimiento preciso de las reservas de petróleo (como si el conocimiento incompleto fuera igual que el desconocimiento, y como si por no conocer la cantidad de algo significara que hay tanto como queramos), la presunta maléfica manipulación que hace la OPEP del mercado (cosa que pasó en tiempos pero no ahora; es la ilusión del control, que ya comentamos), que el precio del petróleo se mantiene bajo contradiciendo cualquier hipótesis de su escasez (endosando al bando peakoiler una predicción sobre el precio que en realidad es suya, de los economistas clásicos, ya que aquí lo habitual es hablar de precios oscilantes causados por la espiral - miren el quinto post de este blog, que data de hace 7 años) o que el fracking ha cambiado las reglas del juego (cuando se sabía desde el principio que era una burbuja porque no es rentable, y cuando a estas alturas la producción cae en picado, e incluso la productividad por pozo cae, último clavo ardiendo al que se agarraban). Creo interesante destacar, en el caso del fracking, un par de gráficas significativas. La primera es sobre la actual producción en Bakken y Dakota del Norte, extraída de un artículo muy interesante de Peak Oil Barrel:




La otra gráfica la publiqué en el post "La ilógica financiera", y nos muestra el gran desfase entre gastos e ingresos de las 127 compañías de petróleo y gas más grandes del mundo. Lo interesante es que este desfase (de más de 110.000 millones de dólares anuales) se produce de 2011 a 2014, es decir, con valores históricamente elevados del precio del petróleo, y es consecuencia de la nula rentabilidad de los petróleos no convencionales (arenas bituminosas y fracking entre ellos). 



Lo terrible del asunto es que, a pesar de la abrumadora evidencia, los autodenominados expertos en energía siguen enfrascados en una idea equivocada, contradicha por la experiencia y los datos. Para todos ellos, como siempre, con todo mi cariño les recomiendo nuestra guía.

- El coche eléctrico como fetiche: Parece mentira que, cuando se habla de luchar contra las consecuencias del cambio climático o de atenuar las dificultades que conllevará el descenso energético, el primer foco de preocupación para mucha gente sea el mantenimiento del vehículo privado como fórmula fundamental de movilidad, cuando que siga habiendo coches o no es un problema terriblemente menor. El máximo exponente de la fijación pequeño burguesa en el coche-fetiche es la obsesión por el coche eléctrico (que por ejemplo llevó recientemente al parlamento catalán a aprobar una absurda moción para la promoción de puntos de recarga que nunca se usarán a escala significativa), y es lo que le ha reportado a la empresa automovilística Tesla Motors una inmerecida atención no sólo mediática sino de los expertos. Expertos en cuyo punto ciego caen los evidentes desbalances e insostenibilidades de Tesla, una operación especulativa sin ningún tipo de fundamente. El hecho de que en sus 7 años de historia Tesla Motors sólo haya tenido beneficios un trimestre, que pierda al menos 1.000 dólares por cada coche que ensamblan, que sus activos estén completamente sobrevalorados y que sólo se puedan mantener recurriendo a un endeudamiento espiralmente creciente, que su modelo de negocio se basa en que las otras compañías le compren sus bonos de emisión de CO2 y sobre todo gracias a la regulación de California, y muchos más datos negativos sobre la compañía, no hace que una legión de expertos diga y repita que Tesla es el futuro (cuando recientemente estuve en el Congreso del Futuro de Chile, tuve que soportar ver, más asqueado que estupefacto, mo los otros ponentes de mi panel alababan las virtudes de Tesla). Sobre la inviabilidad del coche eléctrico como solución de movilidad a gran escala no me voy a extender más aquí; este blog contiene una comprensiva colección de artículos que lo analizan con gran profundidad. En todo caso, ése no es el problema y esto no es una solución.

- Los apóstoles de la transición renovable: Que dada la situación en la que estamos se necesita hacer una transición a un modelo energético 100% renovable es algo que no tiene discusión alguna. En lo que no hay de acuerdo es en todo lo demás. En particular, nadie puede garantizar que tal transición sea algo sencillo, y más bien parece que no lo es. Uno de los problemas para tal transición es que la caída del aporte energético de las no renovables, que será relativamente rápida (unas pocas décadas) puede crear disrupciones incapacitantes en sistemas críticos para el funcionamiento de todo (incluido los sistemas necesarios para el despliegue del 100% renovable) sin que haya habido tiempo para sustituirlos. Puede haber problemas de escasez de materiales críticos, que a día de hoy se extraen, transportan y procesan usando grandes cantidades de combustibles fósiles. El rendimiento energético de los sistemas de captación de energía renovable llamados a sustituir a los actuales combustibles fósiles y el uranio es también un tema controvertido, y sin un rendimiento energético suficiente no habrá un rendimiento económico adecuado y será difícil conseguir que se invierta en tales sistemas. Además, los modernos sistemas de producción renovable están orientados a la producción de electricidad, pero ésta es poco más del 20% de la energía final consumida en los países occidentales, y conseguir electrificar el otro 80% es un desafío de primera magnitud. Y al final, sea como sea, habrá límites a la capacidad máxima de producción renovable, posiblemente muy inferiores a los considerados normalmente, y eso significa el fin del crecimiento y un cambio que va mucho más allá de la simple sustitución de la matriz energética. Todos estos temas han sido discutidos en gran detalle en este blog, donde incluso hubo hace poco más de un año un debate muy prolijo sobre la cuestión. Por eso, resulta extraordinariamente frustrante que intelectuales como Naomí Klein o personajes muy mediáticos como Leonardo di Caprio digan públicamente, en libros y documentales, que la transición renovable es algo fácil, asequible y hasta un buen negocio. Pues no, no lo es; es algo que, si es posible, se conseguirá mediante un gran esfuerzo de coordinación y salvando enormes dificultades, y en modo alguno se conseguirá sin hacer cambios sustanciales en nuestro modo de vida. Y lo malo ya no es sólo estos personajes de gran proyección que confunden al gran público, sino algunas organizaciones serias que de buena fe han analizado la transición renovable fijándose sólo en una parte del problema y que considerando inmutables parámetros clave (disponibilidad de materiales, precio, eficiencia, productividad) llegan a conclusiones muy optimistas que sólo se sustentan sobre el papel; después, cuando se intenta llevar esa transición a la práctica uno se encuentra con escollos que antes no se habían ni mencionado, y eso a la larga puede perjudicar la causa que se pretende, por más noble y necesaria que sea. En particular, si la tan cacareada Energiewende alemana al final hace aguas, será muy difícil volver al punto de partida y explicar, entonces, que en realidad el proceso de cambio es duro y tortuoso, pero que sigue siendo muy necesario, incluso más de lo que se anticipaba.

- Los colapsistas ventajistas: Este término lo acuñó mi compañero y amigo Jordi Solé para hacer referencia, sobre todo, a cierto economista muy mediático y muy amigo de proponer recetas mágicas con las que solucionar los problemas del país. Se da la circunstancia de que este mismo economista publicó en 2008 un artículo en el que explicaba el peak oil y se veía claramente que comprendía el concepto; pero desde entonces ha renegado de tal explicación y se ha dedicado a ir navegando y sacar provecho de su gran habilidad para manipular estadísticas y hacerles escupir la verdad que más le interesa a él y a quienes le pagan. El colapsista ventajista es, por tanto, un individuo bien formado, que comprende qué es el peak oil e incluso va más allá: comprende que, sin una adaptación que es muy difícil de orquestar, el destino inevitable de nuestra sociedad es el colapso. Y en vez de esforzarse por informar, por intentar evitar el colapso o, como mínimo, ayudar a amortiguar sus consecuencias, este individuo pretende tan sólo sacar un provecho personal, arrogándose por tanto una superioridad moral sobre el resto del mundo al que está dispuesto mirar hundirse en el fango con tal de poder estar él un poco más por encima.

El colapsista ventajista es una especie relativamente nueva, debido a que hasta hace poco la idea de un colapso era completamente extraterrestre para el común de las sociedades occidentales. Sin embargo, la idea del colapso va cogiendo fuerza en la psique colectiva progresivamente, con los estragos que está causando en la clase media esta crisis económica que ya dura casi diez años, y con el temor fundado en los medios económicos y financieros a que la nueva oleada recesiva que se está gestando sea aún peor que la de 2008 (y las repetidas intervenciones de los bancos centrales, más que conjurar este peligro, únicamente lo están postergando pero al tiempo están aumentando el impacto potencial que tendrá). Que alguien diga que tiene un mapa que cartografía el colapso y que lo ofrece al mejor postor, y le lloverán ofertas, de los más incautos e incluso de algunos no tan incautos. 

No tengo suficientes elementos de juicio para saber si el misterioso informe del Hills Group en el que se introducía el denostado modelo Etp respondía a una estrategia de interés económico puro y duro, pero está claro que los que han promovido ese modelo (del que tontamente yo mismo me hice eco en su día) son colapsistas, son gente que sabe de lo crítico de la situación actual y la comprenden correctamente, y que sin pudor han desarrollado un modelo que saben perfectamente que es conceptualmente aberrante pero que, adornado con palabras esotéricas como "exergía" y "entropía" y un modelo abstruso para una mayoría lega en física y matemáticas, podía ganar un campo adepto y al tiempo presentarse como una opción respetable. Cuando, con el tiempo, toda la aberración del modelo Etp quede completamente expuesta, será complicado explicar al público general que aunque el modelo sea técnicamente deplorable, las conclusiones a "las que llega" (en realidad, estaban definidas a priori) son correctas; y el fracaso del modelo Etp retrasará aún más la tarea urgente y necesaria de hacer saber a esta sociedad infantilizada y autista que hay que hacer cambios radicales. 

No hablo de manera abstracta aquí: cuando el lunes de la semana pasada asistí a la reunión de la FUHEM para hablar del problema del declive energético, vi una preocupación generalizada, interesada y legítima, y un interés en llevar este problema a la primera línea de la discusión política en España. Después de mi presentación, y las intervenciones de Carlos de Castro, Xavier García Casals y Antonio Serrano, en las que quedó expuesto lo burdo, errado y grosero del modelo Etp, resultaba muy difícil volver a conducir la discusión al punto central del debate: el declive energético es algo cierto y urgente, aunque el modelo Etp sea una filfa. Carlos de Castro lo apuntó brevemente, Pedro Prieto hizo una muy buena y muy centrada intervención poniendo el foco en el problema real, pero el daño ya estaba hecho: en la sala flotaba el desencanto de saber que el motivo principal que se quería analizar en esa reunión era, ni más ni menos, un bulo, sino una estafa. Si el modelo Etp hubiera sido correcto, en muy pocos meses hubiéramos podido ver cómo el problema del rápido declive de la energía neta aparecería recurrentemente en las discusiones políticas españolas, incluso en el Congreso de los Diputados; después del fiasco del otro día, dudo que el tema llegue a emerger en varios años, y en todo caso no hasta que la próxima oleada recesiva nos sacuda. Y eso en España; no quiero ni imaginar qué efecto tendrá ultramar. Justo en el peor momento posible.

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De acuerdo con la mitología griega, los barcos que atravesaban ciertas aguas especialmente peligrosas debían tener cuidado con el canto melódico y atrayente de las sirenas, que hacía que los hombres que las oyeran saltaran al agua, cautivados, para perecer ahogados. Es el canto de estas sirenas del colapso el que nos puede llevar a perecer, atrapados por ese colapso que quizá aún puede ser evitado o como mínimo domesticado. Nuestra única arma contra ellas no es ponernos cera en los oídos, sino armarnos de conocimiento. Y de paciencia, de mucha paciencia.

Salu2,
AMT

jueves, 23 de febrero de 2017

Análisis de las bases teóricas del modelo ETP


 
Queridos lectores,

El pasado día 20 de febrero, el Foro de Transiciones de FUHEM celebró en Madrid una sesión dedicada al análisis del modelo ETP. Este modelo, ideado por The Hills Group, pretende describir la evolución durante los próximos años de la producción de petróleo basándose en el análisis de la decreciente energía neta que el oro negro proporciona. Para iniciar la sesión de discusión, FUHEM me encargó que hiciera un análisis de la validez y solidez teórica del modelo en cuestión, entre otras cosas para saber si se podían usar sus conclusiones (bastante terribles, dicho sea de paso) en las discusiones con los agentes políticos. Dada la importancia de esta discusión particular, y por el interés general de la misma, he creído conveniente escribir este post explicando las conclusiones de mi análisis. 

Éste es un post bastante técnico, aunque intentaré explicar de manera intuitiva los conceptos básicos. Las fórmulas y conceptos discutidos son los que se recogen en el documento "Depletion: A determination for the world's petroleum reserve", versión 2 del 1 de marzo de 2015.

La crítica que sigue no es en modo alguno exhaustiva; existen infinidad de aspectos del modelo que no voy a abordar, puesto que me voy a centrar sobre todo en los aspectos teóricos más relevantes, aunque no en todos, y pasaré de puntillas sobre el uso de los datos. Por su parte, Carlos de Castro realizó para el mismo encuentro un análisis detallado de muchos aspectos del tratamiento de datos, análisis que se resume en un post dedicado en el blog del Grupo de Energía, Economía y Dinámica de Sistemas de la Universidad de Valladolid.


De acuerdo con lo que se discute en la introducción, lo que se pretende hacer con el modelo ETP es estimar la energía que necesita el sistema de producción y distribución de petróleo (abreviado con las siglas PPS) para hacer llegar sus productos a la sociedad, y comprobar si esta energía está acercándose demasiado al límite de rentabilidad energética, que corresponde con la energía que se puede obtener simplemente quemando ese petróleo. La clave de todo el informe son las ecuaciones con las que se calcula la energía que necesita el sistema PPS para seguir funcionando, y a esa energía se la denomina precisamente ETP. Para ello se usarán ciertas ecuaciones termodinámicas, y es justamente en esa parte, la derivación teórica de esas ecuaciones, donde voy a centrar mi análisis.

Fundamentos teóricos del modelo ETP.

Uno de los problemas graves que tiene todo el informe es la mala definición de los dominios de aplicación. Viendo la manera como se tratan las variables que aparecen, uno pensaría que los cálculos se hacen en la boca del pozo y que por tanto la ETP calculada se refiere a la energía que cuesta simplemente extraer el petróleo, mientras que en virtud de otras afirmaciones se nos dice que en realidad el cálculo comprende todo el PPS. Hacer un cálculo para todo el PPS es complejísimo, incluso introduciendo hipótesis simplificadoras como tomar valores típicos o promedio, pues hay una grandísima cantidad de procesos implicados con eficiencias diversas, y las condiciones de extracción, refino y distribución cambian enormemente de unos puntos a otros del planeta (la dimensión espacial, que dice Antonio Serrano en sus análisis de estos problemas). De hecho, el mayor problema que hay a la hora de abordar el problema desde el punto de vista de las ecuaciones de la termodinámica es el de delimitar de manera precisa y correcta los límites del problema y estar seguro de que las hipótesis que se hacen se aplican a lo que uno está queriendo estudiar. De hecho, uno introduce a veces sin querer hipótesis implícitas, y para ello hace falta ser extremadamente cuidadoso en el tratamiento de los datos y de los términos que aparecen en las ecuaciones.

Otro de los problemas conceptuales de partida es que todo el análisis toma el PPS aislado del resto de la economía y en particular de otras fuentes de energía que podrían apoyar la extracción de petróleo (sustancia que podría seguir siendo interesante por su mayor valor añadido), y que en todo caso hace que las afirmaciones sobre el colapso del PPS y de toda la sociedad sean como mínimo cuestionables: puede ser que tal cosa vaya a pasar, pero no es lógicamente ineludible a partir de lo que se está analizando teóricamente.

La variable básica para toda la derivación de la ETP es el cálculo de la tasa de variación de la entropía. Es aparecer la palabra "entropía" y el 90% de los lectores seguramente se saltan la parte del informe donde comienzan las fórmulas y se van directamente a las gráficas y conclusiones; pero justamente este post va de analizar hasta qué punto las ecuaciones tienen sentido físico, están bien aplicadas y a qué sistema se aplican. Intentaré hacer la explicación lo más sencilla posible, complementando cada concepto teórico con una explicación mas llana; en todo caso, recomiendo a los lectores con tiempo y ganas de saber más que se (re)lean un viejo post de este blog, "Entropía".

La primera ecuación que se introduce en el informe es una expresión general, válida para cualquier sistema, sobre la tasa de variación de la entropía con el tiempo:


Ecuación 1 (la Q lleva un puntito encima, es que me ha quedado un poco cortada la imagen)

Intimidatoria como pudiera parecer, esta ecuación expresa en realidad una igualdad muy simple.

(Notación: S es el símbolo usado para denotar la entropía). El primer término de la ecuación es la derivada de la entropía con respecto al tiempo. Este término no dice nada en particular, pues está a la izquierda del signo igual; esta ecuación sirve, precisamente, para calcularlo. Son los términos que están a la derecha los que nos informarán qué cosas hacen cambiar la entropía.


(Notación: Q denota el calor, el punto encima significa su variación respecto al tiempo, T denota la temperatura). La entropía de un cuerpo está íntimamente asociada a su temperatura,  y este término nos indica todos los cambios de entropía que se producen en el sistema considerado debido a los flujos de calor. La letra sigma mayúscula que encabeza la expresión es un sumatorio y nos dice que tenemos que sumar todas las transferencias de entropía asociadas a todos los flujos de calor: existen una cantidad no precisada de fuentes de calor Qj, cada una de ellas asociada a una temperatura Tj, y sumamos sobre todas ellas (para todo valor del índice j).

 
 (Notación: m es la masa de una sustancia o cuerpo, y s es la entropía por unidad de masa de esa sustancia o cuerpo - también denominada "entropía específica"). Este término simplemente nos dice que si hay sustancias o cuerpos que están entrando en el sistema, están trayendo su entropía consigo. El punto encima de la letra m significa variación con el tiempo de masa de la sustancia o cuerpo entrante, y como antes se suma sobre todos los posibles cuerpos que entran, numerados en este caso con un índice i.


Completamente análogo al anterior, pero en este caso se refiere a los cuerpos o sustancias que abandonan el sistema - de ahí el signo negativo que precede al sumatorio, pues el abandono de estos cuerpos o sustancias retira entropía del total.

Éste el el último término de la ecuación, y se refiere a todos los cambios de entropía asociados a procesos irreversibles que tengan lugar en el sistema. Este término es un auténtico cajón de sastre y en él tiene cabida todo lo que no se haya podido contabilizar en los otros términos; por eso mismo, es el término más complicado de evaluar.

La ecuación que acabamos de analizar es correcta; es una ecuación completamente general que nos explicita los distintos factores que contribuyen al incremento de la entropía y se puede aplicar a cualquier sistema sin excepción. El problema de esa ecuación es que tiene una cantidad indefinida de sumandos (esos sumatorios pueden contener fácilmente miles de términos en casos reales), lo que la hace difícil de usar en la práctica. Cuando uno aplica esa ecuación general a sistemas sencillos, uno empieza a hacer aproximaciones que permiten simplificarla y hacerla tratable, pero cada una de esas aproximaciones implica ciertas hipótesis y esas hipótesis pueden estar determinando a qué sistema se esté aplicando, incluso aunque no nos demos cuenta; y puede pasar algo peor, que digamos que se aplica a un sistema diferente de aquél al que realmente se aplica. Ése es precisamente el caso del modelo ETP, como seguidamente veremos.

La primera hipótesis que se hace, según nos dice el informe, es asumir que no hay masas entrantes en el sistema, sólo salientes, el flujo de petróleo que sale por la boca el pozo y entra en el PPS. Además, como simplificación, se considera una única temperatura, tomada en primera aproximación como la temperatura típica de los reservorios geológicos de petróleo, y en cuanto a la masa saliente se considera la masa total de petróleo que sale de los reservorios. La ecuación por tanto nos queda de la siguiente manera:


Ecuación 2

El hecho de simplificar los sumatorios y quedarse con valores típicos (o medios, difícil de saber pues no se dice) no deja de ser una aproximación pero no es el gran problema de esa ecuación. Es lo que en Mecánica Estadística se denomina "campo medio" y se aplica a sistemas que consisten en un gran número de partes pero todas ellas con el mismo tipo de interacción. El campo medio nos da una buena primera aproximación a la realidad, quizá con un cierto nivel de error, pero que es lo suficientemente buena como para mostrar claramente tendencias. Pero, como digo, el problema no está en esa aproximación. El problema real es que se están desdeñando todo tipo de interacciones que el sistema PPS real tiene. Por ejemplo, todo el intenso flujo de materiales de todo tipo (acero, cemento, electrónica de mil tipos, etc) que se necesita para construir los pozos y mantenerlos, para construir y reparar el sistema de distribución (oleoductos, camiones, barcos, etc) y muchas cosas más. También se desdeñan los intensos flujos entrantes y salientes de calor asociados a todos esos procesos. Todas esas interacciones son de tipos diversos y son intratables en una aproximación de campo medio, simplemente porque el sistema es extremadamente heterogéneo y no hay valores medios o típicos que lo representen bien. Pondré un ejemplo para que entiendan mejor a qué me refiero. 

Hablar de la temperatura de fusión o de congelación del agua es útil en términos prácticos, a pesar de que podemos estar considerando aguas de diversas procedencias con diferentes contenidos de sales minerales disueltas y por tanto con ligeramente diferentes puntos de congelación, puesto que en todos los casos hablamos de un líquido con aspecto homogéneo y que sufre procesos muy parecidos, y al final la práctica totalidad de muestras de hielo que uno considere se fundirán a aproximadamente la misma temperatura y con poca diferencia unas de otras, con lo cual hablar de una temperatura de fusión de cero grados centígrados tiene sentido y nos permite entender cómo se comportan los cubitos de hielo.

Pero pensemos ahora en un sistema heterogéneo, es decir, formado por partes diversas con comportamientos diferentes. Pensemos en uno aparentemente sencillo, un cornete de helado. Si elevamos la temperatura del cornete de helado por encima de los cero grados el helado se fundirá, pero aún estará contenido dentro del cono y empezará a reblandecer la oblea. Si seguimos aumentando la temperatura el agua del helado se evaporará y dejará una masa primero viscosa y luego seca. Si seguimos subiendo la temperatura llegará un momento que la oblea o el residuo del helado comenzará a arder, pero cómo arda dependerá de sus respectivos puntos de combustión, de cómo esté reblandecida la oblea, de la cantidad de agua que aún quede en el helado, etc. No se puede entender qué le pasa al sistema "cornete de helado" con los cambios de temperatura y mucho menos con una "temperatura de fusión"; toda la interacción entre las partes del helado es bastante compleja y no basta sólo con estudiar el comportamiento de cada parte por separado (helado y oblea), sino que la forma particular en la que estas dos partes interactúan en el helado concreto del que hablamos. Y si un helado es muy complejo, imagínense cómo debe ser todo el sistema de producción y distribución de petróleo mundial. Por esa razón, el tipo de aproximación "campo medio" usado en la ecuación arriba no se puede aplicar (aparte el hecho de que en ese caso hay masas entrantes, de todos los materiales implicados, y ese término no se puede despreciar). La conclusión, por tanto, es que la ecuación simplificada se está aplicando a algo mucho más simple, al líquido petróleo contenido en el reservorio geológico (nótese, sin embargo, que se desdeñan las interacciones con la roca, que no son tan despreciables cuando, por ejemplo, la roca reservorio va colapsando y cimentando al ir extrayendo el petróleo que ocupa sus intersticios).

Hay una nueva fórmula introducida en ese punto del informe, aunque no se use hasta algo después, que confirma la idea de que estamos hablando del líquido petróleo. La fórmula en cuestión nos dice cuál es la variación de entropía para un líquido incompresible y arreactivo cuando se modifica su temperatura desde una temperatura T1 hasta una temperatura T2.

Ecuación 3
La variable c es la capacidad calorífica específica (por unidad de masa) del líquido y en el informe se igualan explícitamente su valor a presión y a volumen constante, lo cual es propio de líquidos no compresibles. Como digo, esta fórmula sólo tiene sentido cuando se aplica a líquidos no comprensibles y que no experimentan ningún tipo de reacción química (ni tampoco un cambio de fase, como discutiremos más tarde). Cuando se use esta ecuación más adelante quedará claro que toda la derivación de la ecuación de la ETP es para el líquido petróleo del reservorio geológico.

Si la primera hipótesis es muy restrictiva y nos determina a qué sistema se le aplica, la segunda hipótesis es de mucho más calado y desgraciadamente más inconsistente. Dice lo siguiente:

Dado que


(es decir, que la variación de la entropía se hace cada vez menor a medida que la masa saliente se va reduciendo), el autor del modelo concluye que:

Ecuación 4
 
Hay muchos problemas con esta deducción. El primero es de aplicabilidad: nos dicen que podemos despreciar las variaciones de entropía y de masa saliente porque se considera el caso de que la salida de masa está ya disminuyendo. Eso quiere decir que la fórmula en cuestión sólo podría ser válida para pozos que ya están en una fase avanzada de declive terminal, hipótesis que no es cierta si consideramos el conjunto mundial de los pozos de petróleo. Tampoco se puede razonar por paso al límite, diciendo que si a la larga la variación de entropía asociada a procesos irreversibles igualará al incremento de entropía debido al flujo de calor (eso es lo que dice la ecuación 4), entonces esos dos términos son iguales en todo momento; simplemente, no es verdad, no hay nada que obligue a que esa cancelación de términos dos a dos se tenga que mantener en un momento arbitrario. Pero es que la situación es aún peor: si la masa de petróleo saliente está tendiendo a cero, no sólo la entropía tenderá a cero, sino que también lo hará el flujo de calor (hay menos calor para transferir, faltando su fuente, el petróleo por extraer) y también el incremento de entropía asociado a la irreversibilidad. En realidad, todo tiende a cero, a valer cada vez menos cuando el pozo está muy explotado, como es natural, y en modo alguno se puede suponer a priori que algunos términos son mucho más pequeños que los otros y que por tanto se puede llegar a una ecuación como la Ecuación 4. Se tendría que hacer un análisis muy detallado para ver si hay algunos términos que tienden a cero más rápidamente que otros y que por tanto pueden ser despreciados, cosa que en el informe no se hace. El pequeño detalle de que encima en la Ecuación 4 hay un signo mal (la variación de entropía por irreversibilidad debería aparecer con signo menos, al despejar en la Ecuación 2) es en realidad una cuestión menor (se podría redefinir esa transferencia de entropía con una convención de signos diferente).

La ecuación 4 es el punto de partida para calcular lo que en el informe de denomina "ritmo de producción de irreversibilidad", cantidad denotada por la letra I y definida como sigue:

Ecuación 5


Esta cantidad, en virtud de la ecuación 4, se corresponde exactamente con el calor Q (siendo rigurosos, son sus variaciones las que son iguales), así que lo que se puede calcular integrando esta ecuación es el flujo de calor asociado. Y eso exactamente es lo que se hace en el informe: recuperando de nuevo la expresión de la ecuación 3 y combinándola con la de la ecuación 5, calculan el flujo de calor que se obtiene al tomar un líquido incompresible, arreactivo y que no experimenta ninguna transición de fase y llevarlo desde una cierta temperatura (la del reservorio) hasta otra (la del exterior). En una última pirueta sin justificación teórica se identifica ese flujo de calor con la ETP que se pretendía calcular (!), y para ofuscar aún más el resultado se presenta la ETP específica, es decir, por unidad de masa de petróleo extraída, y también extrañamente dividida por miles de millones de barriles (Gb), obteniendo la fórmula fundamental del informe:

Ecuación 6


donde las letras m representan las masas extraídas (de petróleo si llevan el subíndice c, de agua si llevan el subíndice w) y las letras c representan la capacidad calorífica específica de la substancia que se trate (petróleo si el subíndice es c, agua si el subíndice es w). 

Merece la pena detenerse un segundo a analizar esa expresión. Lo importante es el numerador, ya que lo otro, como comentamos, es simplemente dividir por unas cantidades un tanto arbitrarias (la masa de petróleo extraída y los gigabarriles). El numerador tiene un aspecto que debería serle bastante familiar incluso a un estudiante de secundaria.

Expresión 1: Calor sensible de la mezcla de petróleo y agua

Recordemos que la capacidad calorífica específica de una sustancia es la cantidad de calor que se tiene que suministrarle a un gramo de la misma para elevar su temperatura un grado. Por ejemplo, la capacidad calorífica del agua pura a 25º y presión normal es una caloría por gramo y grado centígrado, o si se quiere 4,18 julios por gramo y grado centígrado. Teniendo eso en cuenta, y que las capacidades caloríficas de los líquidos son "bastante" constantes (con muchos matices), la Expresión 1 es simplemente la cantidad de calor liberada por una mezcla de agua y petróleo cuando pasa de una temperatura TR (la del reservorio) a una temperatura T0 (la del medio ambiente). Llegados aquí los problemas con la derivación teórica son tantos que es difícil cuantificarlos todos.
  • No hay ninguna razón para identificar ese flujo de calor de la mezcla de petróleo y agua que sale de un reservorio con la energía ETP (que por definición ha de ser la energía consumida por el PPS para obtener, refinar y distribuir petróleo). No es sólo que el razonamiento teórico implica que sólo se considera una mínima parte del PPS (el petróleo en el reservorio) y que haya errores en las aproximaciones (el más grave y que inutiliza todo, al obtener la Ecuación 4), y que en realidad sólo se esté computando el calor desprendido por la mezcla extraída. Es que, incluso si no fuera por todos esos errores, la ETP, al igual que el calor, debería ser una variable de proceso, y no una variable de estado. Eso quiere decir que la cantidad de energía consumida por el sistema PPS depende de los procesos concretos que se utilizan para ir desde un estado a otro. Lo cual es lógico: no me va a costar la misma energía extraer el petróleo si uso una perforadora especializada en buen estado que si utilizo un equipo peor y más gastado, no consumiré la misma energía si tengo que transportar el petróleo por una carretera sinuosa y larguísima que si tengo un sistema de oleoductos funcional y en buen estado, etc, etc. Es justamente ésa la dificultad de evaluar la ETP desde primeros principios: que se tiene que conocer de manera muy detallada los procesos concretos que se utilizan, y encima se tiene el problema añadido de que los procesos utilizados pueden ir mejorando su eficiencia con el paso de tiempo (de hecho, es exactamente eso lo que pasa), con lo cual cualquier intento de hacer previsiones ha de tener en cuenta este factor, y también muchos otros (financieros, geopolíticos, tecnológicos, de demanda) que ni se mencionan en el informe.
  • Incluso desde el punto de vista de la evaluación de este flujo de calor (el cual, por cierto, tiene una importancia muy menor de entre todos los procesos que hay que describir) hay muchísimos errores. En particular, dada que la temperatura del reservorio es de varios centenares de grados es de suponer que en algún punto desde el reservorio y la extracción final la mezcla de petróleo y agua podría sufrir una transición de fase a gas, a medida que la presión se vaya reduciendo, y el consiguiente calor latente debería ser contabilizado. En todo caso, este flujo de calor no tiene demasiado sentido porque el petróleo no sale a la superficie a la temperatura del reservorio (sería peligrosísimo, ya que en contacto con el oxígeno podría producirse una deflagración), y por tanto debe haber un proceso de intercambio de temperatura en la extracción (seguramente, favorecido por el diseño de los pozos) que introducirá procesos irreversibles que deberían estar contabilizados en el último término de la ecuación (y no lo están).
  • No deja de ser curioso ver aparecer la fracción de agua en el último momento de la derivación, cuando este agua entra mayoritariamente bombeada desde la superficie para favorecer la extracción de petróleo, pero justamente el término de masa entrante fue el primero en ser eliminado al hacer la primera simplificación. De hecho, el ingreso de esta masa de agua también comporta un flujo de calor no considerado, de signo opuesto al considerado aquí, que probablemente tiende a disminuir significativamente el lado izquierdo de la Ecuación 4.
  • La entropía es una variable de estado y como tal caracteriza los estados en los que se encuentra el sistema, pero el solo conocimiento de la entropía no basta para caracterizar un estado completamente, hace falta otras variables complementarias, como la temperatura, la presión, la energía interna, los potenciales químicos... Por ese motivo, aunque uno conociera a la perfección el proceso concreto que sigue toda la ETP en el sistema PPS, no bastaría con conocer sólo la entropía para calcularla, sino que se tendrían que conocer también otras variables complementarias, posibilidad que en el informe ni se contempla. Esta deficiencia es muy grave, porque aparte de introducir mayor nivel de detalle en la descripción de la Ecuación 1 y hacer hipótesis consistentes, sería necesario definir un buen número de ecuaciones adicionales, tantas como variables de estado, con también un gran número de sumandos todas ellas. En ese sentido, el modelo ETP sólo ha rascado la superficie de la modelización termodinámica de la energía requerida para la continuidad del PPS.

Se podrían hacer algunas observaciones más, pero creo que a estas alturas ha quedado meridianamente claro que no hay ninguna justificación teórica para la curva de ETP que se deduce con este modelo termodinámico, y que si el modelo finalmente pudiera funcionar sería únicamente como algo efectivo (es decir, algo que se comportara de manera semejante a lo observado aunque no fuera por estas razones) si se hace un buen ajuste de los datos experimentales. Lamentablemente, hay muchos problemas con el tratamiento de los datos, que Carlos de Castro tratará en más extensión en su post y que yo prefiero dejar completamente aparcados por no hacer éste inacabable.

Discusión del modelo ETP

La irrupción hace unos meses del modelo ETP en la escena de los estudiosos del descenso energético creó grandes expectativas, particularmente por lo rotundo de sus afirmaciones sobre un rápido colapso de la industria petrolera. La actual desbandada en inversión de las compañías petroleras, que comenzó en 2014 y dura aún hoy, está en perfecto de acuerdo con problemas que se anticipaban con el informe del Hills Group y con los posts de Louis Arnoux. 

En ese sentido, si algo positivo tiene la aparición del informe cuyas bases teóricas hemos discutido aquí es el hecho de abrir un debate necesario, el del declive de la energía neta, a sectores sociales reacios a este tipo de discusión. Por otro lado, la aplicación de principios de la termodinámica para la evaluación de límites a esa energía neta es algo que no sólo tiene sentido, sino que parece una vía muy interesante a explorar, aunque eso implique hacer un trabajo muy minucioso y exhaustivo, con una buena comprensión de la infinidad de aspectos de la industria petrolera, de cara a hacer una contabilización correcta.

En el lado negativo hay demasiadas cosas: una incorrecta aplicación de la teoría, deducciones erróneas, definiciones que no tienen sentido físico alguno, tratamiento defectuoso de los datos, falta de interacción con la economía y las otras fuentes de energía, etc.

Teniendo en cuenta estas graves deficiencias, es evidente que el modelo ETP no puede ser usado para una discusión seria de los problemas del declive energético, no al menos hasta que se revise y se rehaga completamente.

Abundando en ello, tengo que señalar que mi trabajo en este post ha sido parecido (aunque más divulgativo) al que habría hecho como revisor de este trabajo si se hubiera enviado a una revista científica. De hecho, una vez que The Hills Group hizo público el informe lo lógico es que lo hubieran enviado a una revista científica reconocida para que fuera revisado, de caras a su publicación y diseminación entre la comunidad académica, el público general y los agentes sociales. Pasar tal revisión es una garantía de que el trabajo ha sido evaluado por expertos y que los resultados son confiables. Creo entender que los autores están ya trabajando en tal artículo científico; mi recomendación es que esperen a que sea evaluado y que apliquen las correcciones que les sugieran los revisadores antes de dar más publicidad a un modelo que, tal y como está hoy mismo, sólo puede servir para descreditar a una comunidad que más que nunca necesita ser oída.

Valoración personal

Si algo ha evidenciado la aparición del modelo ETP es que hay una necesidad de dotarse de modelos adecuados que describan la creciente no-linealidad del sistema energético, no-linealidad que irá creciendo si no se reacciona pronto delante de los problemas ya detectados.

Que haya una necesidad de tener un modelo no quiere decir que cualquier modelo sea adecuado, y creo que ha quedado acreditado que el modelo ETP no lo es. Sin embargo, el modelo ETP ha sido recibido bastante acríticamente por la comunidad, en un error colectivo en el cual yo mismo he participado de algún modo. Posiblemente se ha producido un sesgo de confirmación: como decía un colega mía, un físico brillante y despierto, el modelo partía de unas premisas correctas y llegaba a unas conclusiones coherentes, con lo que era razonable pensar que el modelo funcionaba correctamente. Lo cierto es que muy pocos se haan tomado la molestia de analizar con calma el modelo y señalar sus deficiencias. En tal sentido, es importante mantener un espíritu crítico y no aceptar sin más las cosas que parecen confirmar lo que creemos; todas las hipótesis deben ser examinadas y todos los trabajos deben ser revisados, de cara a obtener la mejor evidencia, que nos proporcione los resultados más útiles a todo el mundo. Posiblemente, gracias a análisis semejantes a éste que les he presentado aquí The Hills Group pueda desarrollar un modelo mejorado y con él mejorar nuestro entendimiento el peligroso camino que se extiende delante de nosotros.

Salu2,
AMT