viernes, 13 de julio de 2012

El Plan de la Energía y el Cambio Climático de Cataluña


Queridos lectores,

Desde hace unas semanas está sometido a información pública el documento provisional del Plan de la Energía y el Cambio Climático de Cataluña (la dirección que acabo de enlazar en las palabras precedentes se las trae de lo larga que es y eso me hace temer que este enlace no será válido por mucho tiempo; si lee este post dentro de unos meses y no puede acceder al documento intente buscarlo en la página del ICAEN).

Este documento es muy importante, ya que sirve para fijar la política en materia energética de la Generalitat de Catalunya (Gobierno Autonómico de esta nacionalidad histórica de España). El grueso del documento está dedicado a las medidas correctivas que el Govern de la Generalitat quiere tomar para combatir el cambio climático. Sin embargo, en este documento se habla explícitamente y en mucha profundidad del Peak Oil y sus posibles consecuencias sobre la sociedad y la economía catalanas. Este documento es un nuevo ejemplo de lo que denunciábamos en el post "Público, no publicitado" hace ya dos años: existe una plétora de documentos públicos, dentro y fuera de España, que alertan de la inminencia y gravedad de la llegada del Peak Oil, documentos fácilmente accesibles pero que no son publicitados ni por las Administraciones que los encargan ni por los medios de comunicación, y así existe un debate de cierta intensidad que es público, pero no es publicitado. De esa manera, formalmente se está cumpliendo con el deber de cualquier Administración de informar sobre asuntos de alcance general, y máxime si son de la gravedad del Peak Oil (no olvidemos que la llegada del Peak Oil implica, inexorablemente, que esta crisis no acabará nunca), pero al poner el foco en muchos otros asuntos, comparativamente menores, se evita que el ciudadano de a pie sea mínimamente consciente de que el crecimiento económico ha llegado a su fin, y que una explosión de rabia puede acabar precipitándonos en el colapso. Y así un debate que debería ocupar la primera plana de los periódicos cada día se encuentra relegado a documentos extensos y abstrusos alojados en recónditas esquinas de los servidores de las diversas administraciones...


En lo que sigue haré un análisis somero de la parte que quiero destacar hoy del documento, es decir, la que se refiere a la llegada del Peak Oil y qué se está proponiendo desde la Generalitat para hacerle frente.


El informe actual, aún provisional, es continuista con respecto al del anterior Gobierno (que fue de signo político contrario al actual). Es un gran mérito del Institut Català de l'Energia (ICAEN), que es el organismo encargado de preparar este informe para la Generalitat, haber conseguido que los diferentes partidos políticos acepten la opinión fundada de los técnicos, o quizá el mérito también es de los partidos políticos catalanes, que han entendido que ciertos aspectos técnicos no tienen posible interpretación partidista.

 En la página 14 del documento nos encontramos el desarrollo de los escenarios que definen la prospectiva energética de Cataluña hasta 2030 (PROENCAT 2030). Son seis escenarios, denominados Escenario E1 (BASE), E2 (Voluntarista), E3 (Adaptación Tardía), E4 (Anticipación), E5 (Reactivo) y E6 (Cambio de era). Los escenarios en realidad están duplicados, ya que delante de cada conyuntura del mercado del petróleo se analiza qué pasa según si la actitud de la Generalitat de Catalunya es reactiva a lo que vaya pasando (Escenarios E1, E3 y E5) o si es proactiva, anticipando lo que va a pasar y tomando medidas correctivas (Escenarios E2, E4 y E6). En ese sentido, los escenarios impares o reactivos tienen el objetivo de moralizar sobre qué puede llegar a pasar si no se previenen los peores efectos de la llegada del Peak Oil. Respecto a la coyuntura del mercado del petróleo, los escenarios se agrupan en los que consideran que la producción del petróleo seguirá subiendo hasta 2030 (E1 y E2), los que consideran que se está en un plateau oil o meseta de productiva, en la que la producción está estancada con altibajos y que se producen momentos puntuales de escasez y una tendencia hacia el final de período a que comience el declive terminal de la producción (E3 y E4) y los que consideran que se comienza dentro del período de aquí a 2030 el declive terminal de la producción de petróleo (fenómeno erróneamente denominado peak oil en este informe).


De acuerdo con el PECAC 2020 el escenario más probable (denominado "Escenario Apuesta") es el E4: Anticipativo. Es decir, el plan rector de la política energética catalana acepta que la producción de petróleo ya no puede crecer, y que en algún momento alrededor de 2030 empezará su declive terminal (lo cual ya no es tan sorprendente hoy en día, teniendo en cuenta que la propia Agencia Internacional de la Energía, siempre reacia a dibujar panoramas sombríos, tuvo que reconocer hace dos años que la producción de petróleo crudo ya no crecerá más). En versiones anteriores de este informe se consideraba posible, aunque no probable, que el escenario pasase del E4 al E6: Cambio de Era durante el período analizado.


¿Qué considera el PECAC que debe hacerse dado que su escenario de referencia es el E4, y qué pasaría si no se actuase preventivamente -escenario E3-? Las estrategias para el escenario E4 se enuncian en la página 22 y son desarrolladas en las páginas siguientes. Hay mucho voluntarismo y algunas afirmaciones grandilocuentes pero vacías de contenido ("fomento del I+D+i", "creación de empleo", "desarrollo de un moderno tejido industrial"...), y algunas apuestas absurdas y peligrosas como el coche eléctrico, los biocombustibles o el aprovechamiento a gran escala de la biomasa; de todo lo que se dice, me quedo con "impulso firme del transporte colectivo", "rehabilitación de edificios y viviendas", el incentivo a las energías renovables y poca cosa más. No hay ni la más mínima referencia ni intención de abandonar el BAU, lo cual condena todo el plan ya que la necesidad de crecer continuamente es la que nos aboca al fracaso inevitable. Toda la discusión sobre la reducción del consumo de energía como si fuera una cosa al margen de la actividad económica es absurda, ya que energía es economía y la rentabilidad económica es siempre subsidiaria de la energética. En el informe se habla mucho de mejorar la intensidad energética, cosa en realidad imposible porque el despilfarro es la esencia de la sociedad de consumo, y las mejoras aparentes en intensidad energética del mundo occidental esconden el incremento del consumo en los países a los que hemos externalizado la producción de los bienes que consumimos aquí (¿o no se ha fijado que ahora todo es "made in China"?), con lo que en realidad el consumo total de energía ha aumentado (por el sobrecoste energético del transporte de los productos desde lugares tan remotos) en vez de disminuir. Y lo malo de este esquema de externalización es que cuando la energía se va haciendo cada vez más cara se viene abajo como un castillo de naipes...

Al final, lo verdaderamente interesante del PECAC es el análisis más detallado, escenario por escenario, de qué consecuencias se esperan, presentadas en unas incómodas tablas a partir de la página 278. Los escenarios más interesantes son E3 y E5, y sobre todo el E5, porque por más voluntarismo que pretenda poner la Generalitat lo cierto es que, como cualquier otra Administración, actúa antes de manera reactiva (o "a toro pasado") que no proactiva (es decir, anticipando). Destaco algunos elementos del escenario E5. En la página 279 leemos: "Fragmentación de los mercados globales" (una manera de decir que los mercados globales colapsarían). En la página 280: "En algunos países los conflictos podrían ser muy graves, debido a la situación crítica que representa este escenario. En todo caso, la necesidad primaria de alimentación puede entrar en conflicto con las necesidades económicas del sector energético de la biomasa" (denuncia velada de los biocombustibles, aunque asume que los quiméricos biocarburantes de segunda generación hacen su aparición - se puede ser catastrofista pero no hasta ser realista, vamos). Las páginas siguientes hacen una loa a las posibilidades técnicas de la nuclear de 3ª y 4ª generación (poco creíbles si tenemos en cuenta la evolución hasta ahora y máxime en una situación de crisis económica generalizada) y de otras tecnologías de ahorro y eficiencia, todo muy tecnooptimista (es necesario endulzar este escenario, se ve). En la página 287 se hace una afirmación bastante significativa: "Dado que las políticas medioambientales [ya] no son prioritarias [en este escenario] se reduce la I+D en materia de captura y almacenamiento de carbono y se abandonan este tipo de proyectos". No puedo estar más de acuerdo con esta afirmación, y máxime cuando en España el único recurso energético no renovable autóctono es el carbón. En las páginas 288-289 se explica que los problemas del petróleo dejarán parte de la demanda insatisfecha (en realidad ya está pasando hoy en día, pero se ve que en el ICAEN no pueden reconocer públicamente los signos de ello) y que eso también causará "disrupciones" en el suministro de carbón y gas, con lo que se ve que comprenden que la explotación de otras materias depende, y mucho, de disponer de petróleo, aunque en la página 292 se da por hecho que la oferta de gas y carbón aumentarán, sin tener en cuenta la inminencia de sus respectivos cenits (del gas y del carbón). En la página 295 se afirma que la OPEP podría estirar sus reservas, a base de reducir su producción, por tal de mantener el control y sus beneficios el mayor tiempo posible (lo cual casa mal con otras afirmaciones optimistas anteriores). En la página 300 se afirma: "La problemática energética adquiere una relevancia tan elevada que pasa al primer nivel de prioridad en la Unión Europea, por encima de las políticas ambientales". En fin, como ven un equilibrio continuo entre querer ser optimista y el atisbo realista de nubarrones importantes en el horizonte...


El PECAC 2020 es un documento político y por tanto tiene las limitaciones de un documento de estas características, que no puede abordar con toda la crudeza la gravedad de la situación. Sin embargo, es un paso importante en el reconocimiento de la importancia del proceso de depauperización que estamos viviendo. Sería necesario, imprescindible, que este tipo de documentos fueran discutidos de manera mucho más pública y se pudiera arrojar más luz sobre aquellos aspectos más dudosos y pasados de puntillas en este Plan. Sobre todo, porque no nos queda tanto tiempo para reaccionar.

Salu2,
AMT

lunes, 9 de julio de 2012

Postal desde Portugal


 

Queridos lectores,

Ya estoy de vuelta de mi trinchera en Madrid (de la cual no habrá crónica, dado que no hay nada reseñable que explicar, sólo la miseria a la que ya nos hemos acostumbrado aquí; únicamente me ha llamado la atención ver más gente pidiendo por la calle que lo que yo recordaba). Lo curioso es que hace un año lo poco que he visto sí que me hubiera dado para escribir un post, pero actualmente ya está perfectamente integrado en la nueva normalidad. Lo cual me hizo pensar: ¿y si pudiéramos publicar ahora una crónica de cómo estará España dentro de un año? Evidentemente no podemos viajar por el tiempo, pero podemos echar un vistazo a un país en algunas cosas similar al nuestro, geográficamente limítrofe y en otras cosas hermano, pero que está más adentrado en la senda del desastre: Portugal. No hace falta que yo me desplace a Lisboa a hacer esta crónica de cuál es el futuro que nos espera, porque Luis de Sousa ya lo hizo por mi hace unos meses, con la capacidad de comparar de un nativo y con la amplitud de miras de ser uno de los fundadores de ASPO-Portugal. Así que hoy será Luis, a quien agradezco el permiso que nos ha dado de traducir sus posts, quien nos enseñe la realidad del Portugal de hoy a través de sus ojos.

Por último, agradecer a Jaime, Paco y Kimet su esfuerzo en la traducción de este post.

Salu2,
AMT

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Postal desde Portugal

(Artículo original en http://attheedgeoftime.blogspot.com.es/2012/04/postcard-from-portugal.html)

Tras 7 meses en Luxemburgo, donde relancé mi carrera profesional con éxito, volví a Portugal por Semana Santa. Eran momentos para el reencuentro con mi familia y muchos amigos, para el descanso y para ver un poco más de un país que tiene muchas buenas experiencias que ofrecer. Traía una mezcla de sentimientos pues mientras que siempre es un placer volver a casa, el contacto directo con el contexto social actual era más bien deprimente. Portugal ha cambiado mucho estos últimos meses, la crisis se ha instalado y extendido como una plaga. Ha afectado a la mayoría de la gente de una forma u otra y las familias que parecían encontrarse en una situación cómoda cuando me fui están ahora afrontando enormes dificultades. Este texto es una postal de mi visita a Portugal. No tiene fotos como esos documentales en blanco y negro sobre la guerra, prefiero usar palabras para describir una espantosa escena.


El primer impacto lo recibí inmediatamente en el camino desde el aeropuerto a casa. Dado que la semana siguiente tenía hacer algunas visitas decidí comprar un billete de 10 viajes de tren para ir y volver a Lisboa, un trayecto de unos 20km en cada sentido. 19€, me dijo el dispensador automático. En Luxemburgo pago 12€ por un billete combinado de 10 viajes que me permite ir a cualquier parte durante dos horas. Unos días después, un pequeño trayecto de 3km en autobús me costó 2,2€ aproximadamente 1€ más caro que en Luxemburgo. Un abono mensual para viajar por todo Luxemburgo en cualquier modo de transporte se puede comprar por 48 € (480 € si es anual); para un abono de 3 medios de transporte que sólo permite viajar por el área metropolitana de Lisboa, mi hermana paga casi 80 € al mes, bastante más del 15% del salario mínimo. Y el ridículo llegó con un viaje a Évora, una encantadora ciudad a unos 100km de la casa de mi madre. El único tren disponible es un intercity (los trenes de alta velocidad solo viajan junto a la costa); incluso aunque el viaje de ida y vuelta cuesta 22€ (incluyendo un descuento por compra por Internet). Comparativamente, podría hacer un viaje en Francia de unos 300km en el TGV por 20€. La política de transporte en Portugal parece que pretenda disuadir a los ciudadanos del uso del transporte colectivo.

Dos días después de mi llegada el gasoil cruzó la barrera psicológica del 1,5€ por litro. Mientras el gobierno está restringiendo el acceso al transporte público, los precios internacionales del petróleo están restringiendo el acceso al transporte individual. La movilidad se ha convertido de repente en un asunto de gran relevancia. Para alguien que cobre el salario mínimo, el desplazamiento diario desde las afueras hacia el centro de la ciudad es un asunto que requiere de una profunda consideración. Los gastos relacionados con el viaje de ida y vuelta y comer en el centro hacen que uno se plantee si no sería más rentable quedarse en casa. Sobre los desplazamientos a larga distancia, la introducción de elevados peajes en todas las autopistas está también cambiando las cosas rápidamente. Viajar en coche por una autopista ahora supone un mayor coste en peajes que en combustible, haciendo las autopistas inaccesibles para muchísima gente. Fui a las montañas donde nació mi padre para las celebraciones de Semana Santa; a medida que uno se aleja de Lisboa el tráfico en las autopistas simplemente se extingue, es como conducir por el desierto. El descenso del tráfico ha reducido enormemente los ingresos de las compañías que gestionan las autopistas, forzando al gobierno a cubrir la diferencia; simplemente un pequeño ejemplo de las contradicciones del llamado “paquete de ayudas”.

Esta Semana Santa había aproximadamente la mitad de la gente que normalmente vuela hacia el pueblo natal de mi padre para la ocasión y la gran mayoría de ellos eran jubilados. Era una visión deprimente. Esta pérdida de movilidad está matando el turismo interno que antes había proporcionado un flujo de dinero hacia las áreas rurales manteniendo unos pocos trabajos vitales. Todo está muriendo bastante rápido, desertificación acelerada.

En marzo se reveló una de los más impactantes datos de la austeridad con un aumento del 20% en la tasa de mortalidad. Las autoridades rápidamente atribuyeron la causa a la gripe a pesar del hecho de que esta enfermedad también había estado presente el año anterior. Aunque el ratio de servicios de sanidad públicos se ha doblado, el verdadero problema está en que la población anciana que vive en las áreas rurales ya no puede permitirse desplazamientos al hospital. Los pequeños servicios locales han ido cerrando progresivamente centralizando el sistema de salud en los mayores centros de población. Junto con los problemas de movilidad descritos arriba se ha configurado un sistema público de salud inaccesible para una porción relevante de la población.

Otra diferencia visible en Portugal es la proliferación de huertos urbanos. Especialmente en los suburbios están apareciendo por todas partes ocupando la mayoría de las zonas libres, privadas o públicas. Es algo sin regular y completamente fuera de la ley, básicamente es la ocupación ilegal de una propiedad. Pero la ley nunca ha sido algo demasiado serio en Portugal y, al fin y al cabo, se trata de pobres hortelanos. Cuando yo era niño también ocurría algo parecido alrededor de los suburbios donde crecí, en la ribera meridional del Tajo; en aquel momento cada huerto tenía incluso su propio pozo de agua. Este surtido de huertos desorganizados, rodeados por edificios de gran altura, líneas de tren o autovías, dibujan de nuevo un paisaje tercermundista que había sido relegado a lo más profundo de mi memoria.

En otra iniciativa del Movimiento de Transición (Transition Towns) en Portugal, dos municipios en la región de Alentejo, Elvas y Évora, han dividido y transformado propiedades públicas en huertos familiares disponibles a precios reducidos para las familias pobres. Esto, por ejemplo, es algo que ha existido desde hace mucho tiempo en Luxemburgo. Pero mientras allí los huertos familiares tienen como objetivo poner en contacto a la gente con la naturaleza y producir comida saludable, en Portugal son el reflejo de un Estado enfermo. Estos huertos familiares son lo último que las administraciones pueden ofrecer a las familias que han perdido sus trabajos y se han quedado sin subsidios por desempleo; la agricultura de subsistencia es ahora todo lo que el Estado puede ofrecerles. Aparte de esto, el auténtico Movimiento de Transición se está expandiendo más rápido que nunca, actualmente con 6 iniciativas en tantas ciudades. Ahora más que nunca el pueblo busca en la comunidad soluciones a una situación desesperada. Puede que esto no proporcione muchas esperanzas en cuanto a un futuro de alta tecnología, pero al menos puede construir o reconstruir redes socio-económicas locales que suponen riqueza en sí mismas.

Hay otras consecuencias de la política de austeridad que no son tan visibles. Los funcionarios han visto reducidos sus salarios en un 25% desde 2010 pero el gobierno ha insistido en que esos recortes nunca se extenderían al sector privado. En la práctica las cosas han sido de alguna manera diferentes, muchas empresas y negocios se están enfrentando a serias caídas de ingresos y el dinero para pagar las nóminas simplemente no está ahí.. Algunos empleadores han tenido que reducir el número de pagas de 14 a 13 o 12; en casos extremos el pago de nóminas ha llegado a suspenderse totalmente. Esta situación es de alguna manera peor que el desempleo, oficialmente los trabajadores tienen empleo y acuden a trabajar cada día pero no les pagan por ello; es una agonía entre apegarse a una empresa enferma o enfrentarse al desempleo y tener que elegir a final de mes entre la comida o la hipoteca. Obviamente no existen estadísticas de estos casos, aunque esto implica que la tasa oficial del 14% de desempleo está lejos de revelar la auténtica dimensión de la crisis.

Entre mi círculo de amigos he conocido historias aún más aterradoras, empresas que simplemente cierran de un día para otro. Más de una vez he oído que propietarios de pequeñas empresas reúnen a sus empleados sólo para decirles que se queden en casa a partir del día siguiente. Las pequeñas empresas pueden convertirse rápidamente en una carga cuando el flujo de caja se reduce por debajo de determinado nivel y los inversores no tienen otra salida que cerrar. El sector servicios parece ser el más afectado por estas bancarrotas repentinas, pero el parón es más bien general. Esta situación se ve reflejada en las reducciones récord en el consumo de energía tanto en electricidad, según comenté anteriormente, como en combustibles para el transporte. El consumo de estos últimos ha caído ya un 20% entre 2006 y 2011 y va camino de caer otro 7% más este año.

Las empresas más grandes también están encarando dificultades aunque las manejan de una forma diferente. La reforma del mercado laboral ha simplificado notablemente las cosas pero en este momento es especialmente útil para despedir empleados. Alguien necesario hoy puede ser despedido dentro de tres meses simplemente para recontratarlo un poco después, posiblemente por un salario más bajo. El estancamiento del mercado laboral fue uno de los motivos que me impulsaron a dejar Portugal, por lo que celebro las reformas, pero de alguna manera el gobierno y el triunvirato creen firmemente que ayudarán a Portugal a superar la crisis. Me gustaría saber cómo exactamente.

Hay un sentimiento general de desesperación en los ojos y rostros de aquellos con los que he hablado, la mayoría de la gente simplemente ha perdido cualquier esperanza de una vida mejor. Una persona con educación secundaria no puede aspirar a más de 700€ mensuales o 8.400€ anuales. Comprar una casa y formar una familia con ese salario simplemente no es una opción. La gente que fue lo suficientemente sabia como para estudiar una buena carrera universitaria son los que tienen mejores perspectivas hoy. Aún hay trabajos para la mayoría de las Ingenierías, si no en Portugal quizá en cualquier otro sitio, en África o en Brasil. El problema es que estudiar una carrera universitaria ya no es posible para todos. Las tasas académicas son ahora perfectamente el doble del salario mínimo, con la reciente reducción de salarios esto significa que una buena parte de la población está ahora excluida de la educación superior. Tengo algunos primos terminando el bachillerato en estos momentos y no todos ellos pueden permitirse solicitar el acceso a la Universidad; los más afortunados intentarán entrar en una Facultad cercana en lugar de intentar ir a una gran Universidad en Lisboa o en Oporto. Éste es uno de los efectos más visibles de la desigualdad social que se está imponiendo desde las instituciones que se supone que deben ayudar..

Hablando con amigos y familiares he notado una creciente consciencia de que ni el Gobierno ni el Consejo (representado por la Comisión y el BCE) están interesados en solucionar la crisis. El conjunto de medidas impuestas a Portugal por las instituciones de la UE son muchas veces contradictorias y en algunos casos incrementan claramente el ratio de deuda soberana sobre PIB. La reciente venta forzosa de la red eléctrica nacional y EDP (la mayor empresa de servicios públicos de Portugal) al Gobierno Chino ha hecho que mucha gente se de cuenta de que los objetivos de la llamada Troika pueden de hecho ser completamente diferentes de lo que ellos mismos proclaman. No estoy delirando, el paradigma sobre el que la UE apuntaló la economía portuguesa se ha derrumbado y no puede reconstruirse. Lamentablemente, tal y como he estado contando en los últimos meses, la estrategia actual pierde completamente de vista los problemas de fondo de la crisis. Con los grandes partidos copiando ciegamente el disparate de la Austeridad se está abonando el terreno para algún tipo de convulsión política.

Desgraciadamente, ya hemos estado ahí antes. Portugal, al igual que Grecia e Irlanda, está sufriendo una especie de sanciones económicas que se asemejan bastante a aquellas aplicadas a Alemania después de la Primera Guerra Mundial. Cuando a la gente se lo roba la esperanza lo cierto es que se sacudirán las instituciones y los intereses instalados. No será fácil para Portugal tomar el mismo camino que ha tomado Hungría, 50 años de Fascismo durante el siglo XX fueron más que suficientes. Pero con el rumbo actual la Democracia instaurada con la Revolución de los Claveles será, en algún momento, puesta a prueba. Únicamente es cuestión de tiempo.


Alemania preparándose para enfrentarse a las sanciones impuestas por la Troika de Versalles. Esta impactante viñeta aparecía en una Enciclopedia de Historia Universal que tenía en casa cuando era niño. Hoy los actores son distintos pero el guión es esencialmente el mismo.


jueves, 5 de julio de 2012

El futuro digital (II)

Imagen de http://debok.myweb.usf.edu

Queridos lectores,

Sigo a la brega en la capital del Reino y con poco tiempo libre, pero afortunadamente tenemos un nuevo aporte, en este caso de Carlos de Castro, quien amablemente ha aceptado a escribir un post que amplía el anterior. He de decir que es un honor tener una opinión tan documentada como la de Carlos en este blog. Les dejo con él.


Salu2,
AMT

TICs: algunos límites y propuestas

Energía.

La energía (principalmente eléctrica) que consumen las TICs (http://contraposition.org/blog/2011/07/31/how-much-energy-does-the-internet-use/) es de alrededor del 10% de la energía eléctrica total consumida cuando se tiene en cuenta el consumo energético que requiere la fabricación de los dispositivos y de la infraestructura, que se llevan nada menos que la mitad de ese consumo. Sólo los “data centers” que proveen internet suponen ya más del 1% de esa electricidad.




Esto, que nos puede parecer soportable, en realidad nos da una pista de cuando se va a parar el crecimiento. El número de ordenadores que se conectan a internet se duplica ahora cada más o menos 5 años, otras cosas lo están haciendo cada menos tiempo (e.g. móviles). El tráfico de internet se duplica cada poco más de 2 años. Es difícil estimar cada cuanto se duplica el consumo energético, porque por bit transmitido cada vez consumimos menos energía. Yo diría pues que nuestras necesidades energéticas para las TICs se duplican cada más de 2 años y cada menos de 10.
Si se duplican en los próximos años cada 5 años, significaría que en el 2022 alrededor del 40% de la electricidad que producimos ahora se tendría que producir para alimentar la industria de las TIC dentro de 10 años. ¿Es esto posible?

El crecimiento del sector eléctrico a nivel mundial ha sido de un 3% anual en las últimas décadas y notó el descalabro de la crisis del 2008-09 con un decrecimiento (por primera vez en muchas décadas) del 1,5% en 2009. En un escenario BAU tendría que crecer al 5% anual para satisfacer la demanda “natural” más la demanda de las TICs. No sé de ninguna agencia internacional que prevea un crecimiento tan rápido de la electricidad, básicamente porque se suelen limitar a proyectar el pasado reciente, cuando las TICs, los coches eléctricos y otras tecnologías emergentes consumidoras de electricidad parten de un porcentaje de consumo bajo ahora y el mismo BAU proyecta que exploten. En escenarios distintos del BAU (de decrecimiento o de colapso) simplemente las TICs no tirarán tanto de la demanda y por tanto dejaría de tender a duplicarse esta misma década.

Materiales.

Alimentar las TICs requiere materiales. Muchos y diversos. Hoy usamos gran parte de la tabla periódica en nuestros gadgets electrónicos. En los años 90 del siglo pasado en la composición de un circuito electrónico se usaban unos 15 elementos de la tabla periódica, mientras que ahora usamos unos 60. Si descartamos algunos gases nobles y elementos radiactivos, las TICs están usando ya prácticamente toda la tabla periódica, hemos llegado al techo de diversidad posible. Esto que algunos ven como una prueba de robustez, pues al diversificar parecemos más resilientes, ha generado un aumento también de la diversidad de problemas. El indio, básico hoy para todas nuestras pantallitas táctiles y LCDs, tendrá que ser sustituido más bien pronto que tarde. El indio lo demandan también otros sectores energéticos, como la fotovoltaica, y resulta que es escaso. Las tendencias actuales triplicarían la producción actual para satisfacer a las nuevas industrias en escenarios BAU, pero las reservas (incluidas las no económicas) dan al consumo actual para unos 25 años, el pico de producción siguiendo la teoría de Hubert lo podemos esperar antes del 2015, y si recicláramos bastante podríamos retrasarlo al 2020, a partir de ahí menos producción y menos pantallitas con esta tecnología (http://www.roperld.com/science/minerals/Indium.htm). Aunque el indio es de los más críticos, tenemos la plata, el germanio, el galio, el tántalo… todos ellos requieren duplicar al menos la producción actual para todos los usos sólo para satisfacer además la demanda prevista por las TICs de aquí a 20 años (http://www.m2i.nl/images/stories/m2i%20material_scarcity%20report.pdf) . Y muchos de ellos tienen picos de producción muy cercanos sólo proyectando la demanda actual y sin tener en cuenta el fuerte incremento que supondrán las TICs.


Elemento
R/P años (2011)
% dedicado a las TICs en 2011
Ag
20
4%
Au
20
4%
Zn
20-40
4%
Cr
20
2%
Ta
20-40
60%
Cd
30
2%
Co
75
8%
(R: Reservas; P: producción)

La tabla se ha elaborado a partir de datos de reservas y producción del USGS. El porcentaje dedicado a las TICs supone que los 400 millones de ordenadores personales vendidos al año tienen en conjunto el mismo contenido de minerales que los 1500 millones de móviles que se venden al año (Gatner.com). La masa de cada mineral se ha tomado de un estudio del USGS (“Recycled Cell Phones—A Treasure Trove of Valuable Metals”)

Existen fuerzas en sentidos opuestos, por un lado la sustitución de materiales críticos libera presión, el reciclado también, y las reservas crecerán cuando la escasez lleve al incremento de precios, pero por otro lado, R/P es un cociente engañoso como conoce cualquier “peakoilero”. El pico de esos materiales se dará antes que lo que indica la relación R/P. Nadie espera que la plata, el oro y los demás elementos en que la proporción usada por las TICs no es alta, vayan a aumentar mucho más la producción, por tanto, si un 2, 4 u 8% no produce mucha presión sobre esos minerales ahora, pero si las TICs se duplican o triplican tenderían a adelantar unos años el pico de producción. Además, está la disminución de concentración de la mena de las minas. Como pasa con el petróleo gastaremos cada vez más energía para extraer y producir esos minerales, con lo que la demanda energética de las TICs tenderá por este lado a crecer.
 
En conclusión: una electrónica con materiales más comunes y elevadas tasas de reciclado será pues un imperativo en muy breve plazo de tiempo. Tan breve que dudo que la capacidad de adaptación de la industria pueda ser tan rápida (le están creciendo muchos de los 60 enanos a la vez). La escasez de energía y materiales del BAU se realimentará con las TICs, y si cae el BAU las TICs se convertirán en un problema social y económico (¿una electrónica de 1990 en 2020? A los adolescentes de ahora les daría un patatús).

Información.

¿Qué pasará con la información almacenada si no seguimos un BAU?

En la transición de civilización que vamos a tener este siglo, ¿qué vamos a dejar para la siguiente? Hay que planificarlo ya.
Yo no me llevaría a una isla desierta tres e-books, escogería tres libros de papel. Si el escenario de colapso no es descartable ya, entonces hay que empezar a pensar en qué dejamos para las futuras generaciones que merezca la pena. Qué sistemas “informáticos” serían los adecuados, no dependientes de una elevada tecnología y mucho consumo energético-material.

Los militares norteamericanos se llevan TICs robustas, flexibles, no dependientes de electricidad conectada en red a sus misiones de guerra. Esa podría ser parte de la tecnología del futuro (aunque no les importa la energía gastada previamente y es carísima).
En un escenario de transición más suave, habrá que ahorrar mucha energía y materia. La ley de Moore es una engañifa en buena medida porque este texto, escrito en Microsoft Word puede ocupar veinte veces más información (y más materiales y energía) que en txt.

Cuando uno piensa lo que el ZX Spectrum era capaz de hacer y lo compara con un cacharro actual, sencillamente no hacemos miles o millones de veces más cosas y más rápido. Los informáticos del futuro tendrán que ser eficientes en términos de consumo de energía-materia-memoria como su mayor prioridad y menos en términos de prestaciones visuales-económicas-cantidad de información a manejar.

Alguien debería empezar a preocuparse de qué, cómo, cuando y dónde vamos a dejar la “memoria” a las generaciones futuras, el BAU (y sus Escuelas de Informática y Telecomunicación) no se preocupa de esto porque supone que pasaremos de Teras a Zetas en un progreso infinito. Sería una pena que, una vez más, se queme la biblioteca de Alejandría, porque entonces perdimos 500 años de cultura y tecnología que nos costó recuperar otros 500 más.


martes, 3 de julio de 2012

El futuro digital

Imagen de http://www.tallerdecomputocancun.com/

Queridos lectores,

Hace un par de meses un lector de aquí, profesor de instituto muy implicado en la implantación de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC) me preguntaba por e-mail acerca de la posibilidad de que los sueños tecnooptimistas de un futuro dominado por estas tecnologías pueda algún día ver la luz. Resulta que en España, hasta hace unos dos años, el gran debate en las aulas era la implantación de la pizarra digital y de las nuevas Tecnologías de la Comunicación. Sólo dos años después, la cruda realidad de la crisis ha borrado del mapa toda perspectiva de avanzar triunfantes hacia el nuevo Eldorado tecnológico y las protestas de los docentes, cada vez más menguados en número y en emolumentos, llenan las calles día sí y día también; pero muchos de los que entonces compraron esa propaganda creen que el sueño hipertecnológico aún es alcanzable e incluso que algún día las clases serán online y no presenciales - entre otras cosas porque no han comprendido que esta crisis no acabará nunca

En fin, el caso es que este lector me pedía mi opinión sobre el futuro de las TICs. La verdad es que si hacia donde estamos avanzando es hacia la Gran Exclusión no es difícil suponer lo que pasaría en ese caso con las TIC, que quedarían reducidas -si cabe- a ser un producto de una minoría de ricos. Sin embargo, tal análisis es demasiado banal como para merecer un post específico, así que creo más interesante tomar aquí otro punto de vista aunque no sea el de mayor probabilidad de acontecer. Supongamos por un momento que tenemos un ataque colectivo de sentido común y nos sentamos a planificar de manera tranquila y razonable la transición a un mundo donde la cantidad de energía disponible va a ser muy inferior a la actual. ¿Cuál podría ser el papel de las TICs durante la transición y eventualmente en el estado posterior? ¿Cuál es la dimensión razonable que puede tener la actual electrónica de consumo?


La cuestión es bastante compleja y yo no puedo hacer una valoración exhaustiva de la misma, pero sí que se pueden apuntar algunos datos que nos permiten ubicarnos en cómo podría ser, en lo que a las limitaciones físicas se refiere, ese futuro.


  • El final de la ley de Moore: Desde la década de los 70 del siglo pasado se ha observado que la cantidad de transistores que se podía integrar en un chip de duplicaba cada 18 meses aproximadamente: es la denominada Ley de Moore. Esto ha hecho que cada 18 meses más o menos salieran CPUs el doble de rápidas, y que los chips de memoria y las capacidades de los discos siguieran ritmos similares. Sin embargo,  la densidad de transistores era ya tan alta que los efectos cuánticos tenían que empezar a manifestarse, poniendo en breve fin a esta regla empírica. Y aunque algunos pretenden, como con el Peak Oil, que la desviación de la Ley de Moore no es importante o que el estancamiento actualmente observado se debe a la paralización de varias factorías en Japón debido al terremoto y tsunami del año pasado, la realidad es que la Ley de Moore ya no es lo que era y que para compensar la evidente incapacidad de aumentar la miniaturización de los circuitos integrados se recurre a poner más y más microprocesadores en los ordenadores... pero sin técnicas adecuadas de computación paralela (que no son nada fáciles de implementar) lo cierto es que una buena parte de esa capacidad extra de cálculo no se aprovecha y nuestros ordenadores no son, en la práctica, cada vez más potentes. El final de la Ley de Moore tiene implicaciones también en materia energética, puesto que un corolario suyo es que a medida que la integración de transistores avanzaba la cantidad de energía y tiempo necesaria para hacer un cálculo disminuía. Ahora ya no es el caso y esos ordenadores con cores múltiples consumen como los varios ordenadores interconectados que en el fondo son. Con lo cual el consumo de energía por parte de los sistemas informáticos, que nunca disminuyó por su creciente proliferación -una especie de paradoja de Jevons informática- ahora crece a velocidad redoblada. Por tanto, no cabe esperar muchas mejoras en cuanto a eficiencia energética de nuestros sistemas.
  • Consumo de energía de Internet: Un estudio de la Universidad de California Berkeley del año pasado cifra el consumo de energía de internet (entendido no sólo la red física, sino todos los dispositivos a ella conectados, y contabilizando la energía de fabricación de los diversos aparatos) en entre un 1 y un 2% de toda la energía (atención: no solo eléctrica; toda la energía) que se consume en el planeta. La cifra es impresionante, porque siendo realistas en el largo plazo el ser humano podrá mantener una fracción de toda la energía que consume ahora mismo, quizá un 10% y eso si juega bien sus cartas, con lo que la factura de internet a esta escala tendría un peso muy grande. Se ha de pensar además que la mayor demanda de internet se hace en los países más ricos, que son también los que más energía consumen ahora mismo y a los que más les costará mantener tal nivel de consumo. Todo indica que internet tendrá que reducirse posiblemente en uno o dos órdenes de magnitud, con lo que muchos de los servicios de streaming de hoy en día serán simplemente imposibles. Y eso sin hablar de la computación en nube, que ahora mismo está en pañales y la cual jamás pasará de ser un experimento a pequeña escala debido a sus enormes requerimientos en términos de capacidad de computación, que a la postre los implicarían de energía.
  • Impacto del silicio en los microchips: Los chips de microelectrónica se fabrican con silicio, que es uno de los minerales más abundantes en la corteza terrestre (la arena común es básicamente óxido de silicio). Sin embargo, las obleas de silicio con las que se fabrican tienen que tener una pureza de silicio extrema, del 99,9999%, lo que requiere salas especiales en condiciones de limpieza excepcional (salas blancas), lo cual obliga a un gran gasto energético, que es tanto mayor cuanto menos puro es el material de partida. Es por ello que para producir silicio puro se suele requerir a minerales especiales, no la simple arena de playa, siendo el cuarzo de gran pureza uno de los preferidos, pero éste es un material bastante más escaso que la arena (pueden consultar un resumen bastante bueno sobre la producción de silicio en la web Connexions, en el artículo titulado "Semiconductor grade silicon"). A medida que la producción de estos minerales especiales vaya disminuyendo (por el agotamiento de sus filones y por el encarecimiento energético de la explotación de los residuales) la producción de microchips de silicio se resentirá, haciendo los microchips más caros. El efecto de encarecimiento será fuertemente no lineal, ya que hay tres factores que contribuyen a la subidad de precio: primero, la escasez creciente de los materiales que requieren menos energía para su purificación, lo que llevará a usar otros de mayor coste energético; segundo, el encarecimiento intrínseco de la energía en un mundo con menor disponibilidad de la misma, lo que en un proceso como ése, que requiere mucha energía, es determinante; y tercero, al incrementarse el precio la demanda caerá, también, agravada por el resto de problemas de degradación societaria, con lo que la producción de chips no podrá aprovechar tanto los beneficios de la economía de escala y el precio se disparará aún más por este efecto. Una inteligente política de reciclaje podría amortiguar estos efectos, pero para ello sería necesario cambiar los diseños actuales, que no favorecen la fácil extracción de las obleas de silicio usadas.
  • Dificultad de acceder a las tierras raras: Discutimos aquí hace dos años los problemas de acceso a las diversas tierras raras, materiales que a pesar de tener una cierta abundancia en la corteza terrestre se presentan en depósitos de concentración no explotable económicamente, lo cual implica fuertes limitaciones en su producción, que combinadas con ciertos movimientos del mercado han hecho que China haya llegado a controlar el 97% de la producción de estos materiales. Muchas tierras raras, como se discutió en su momento en el post, tienen una importancia capital en los dispositivos de alta tecnología que usamos hoy en día, desde los colores de las pantallas de LCD hasta los materiales dopantes que cambian las propiedades semiconductoras del silicio o que sirven para afinar la frecuencia de trabajo de los chips, aumenta la miniaturización o disminuir el consumo. Aparte de las tierras raras, hay otros metales que tienen usos importantes en nuestros sofisticados dispositivos y que están comenzando a escasear como el oro y la plata (sobre lo que espero hacer un post este verano) y no tardando mucho tiempo incluso el cobre.
  • Declive del capital disponible, colapso de la complejidad: El gran problema que casi nadie parece capaz de ver es que nuestra sociedad industrial es esencialmente inestable. Está diseñada para producir una gran cantidad de bienes, distribuirlos rápidamente y consumirlos al mismo ritmo. Pero estamos en una situación en que la producción de nuevos bienes requiere cantidades crecientes de capital, y llega un momento que las cuentas no salen económicamente (en el fondo por el declive de la rentabilidad energética) y la rentabilidad no es suficiente para mantener la maquinaria en marcha. Los flujos de capital disminuyen y así lo hace también el capital disponible. El problema es que cuando más nos adentramos en esta senda de pérdida y destrucción de capital en pos de un crecimiento ya imposible, más difícil es que financiemos nuevas empresas; y llega un momento en los que ni siquiera podemos mantener las estructuras existentes porque la sociedad ya no se autofinancia, no produce suficientes recursos para mantener todas las infraestructuras (es de nuevo el problema de la TRE decreciente: a menos energía neta menos infraestructuras se pueden mantener). Como comentamos hace poco, los problemas de recursos son habitualmente vistos como problemas intrínsecamente económicos y no relacionados con la energía, con lo que no se reconoce que la decadencia económica que estamos viviendo no puede cambiar intrínsecamente porque está limitada por factores extrínsecos (la falta de materias primas). Sin darnos cuenta, poco a poco vamos perdiendo la capacidad de hacer las cosas más complejas primero (aquellas que requieren mayor capital humano -en el sentido de especialización- y de recursos), y progresivamente vamos perdiendo la capacidad hasta de hacer las cosas más simples, básicas y necesarias. En esencia, se produce una reducción forzada de la complejidad de la sociedad (lo que según Joseph Tainter es la causa del colapso de la sociedad). No es necesario transitar esta senda, al menos no hasta el final, aunque por desgracia es lo que estamos haciendo. Y en el contexto de la discusión de hoy, la pérdida de complejidad hacen que los equipamientos informáticos y de alta tecnología sean de los primeros en caer. Un día cierran las fábricas de ciertos microchips dispersas por todo el globo hasta que sólo quedan en dos o tres sitios que pueden suministrar, por su gran capacidad de escala, a todo el mundo; después, las pérdidas de ventas hacen cerrar todas las fábricas hasta sólo quedar una; después, esta fábrica se ve obliga a hacer cambios, ajustes, por la caída de la demanda en medio de una exclusión social creciente y caída del consumo en masa. Al final, se van produciendo chips más sencillos, más baratos, menos funcionales pero con una rentabilidad mejor adaptada a los cada vez menos aparatos con electrónica digital... Insisto, éste no tiene por qué ser el futuro, pero de momento es hacia donde estamos caminando.

Al final, en un escenario que incluso si tomase los tintes más favorables para nosotros sería de escasez, lo natural es repensar la escala a la que queremos utilizar la informática. No tenemos por qué renunciar a tener ordenadores; de hecho sería muy conveniente que no perdiéramos esa tecnología dada su tremenda utilidad en la gestión de infinidad de sistemas complejos que nos son vitales. Sin embargo, lo que resulta bastante discutible es si estos ordenadores deberían de ser personales. El gran vicio de la sociedad industrial es fomentar el consumo para acrecentar el beneficio, aún cuando esto suponga un despilfarro injustificable. A mí me resulta difícil de entender por qué en cada casa ha de haber dos, tres, cuatro o más dispositivos capaces de conectarse a internet y con una capacidad de procesamiento colosal. Sí, es divertido, pero no es necesario, y en realidad no nos lo podemos permitir por lo que he explicado más arriba. Esto también implica que internet debería tener unas dimensiones más reducidas y mejor adaptadas a la circulación de verdadera información (y no tanto ruido, como ahora). Debemos repensar nuestro concepto de propiedad y avanzar hacia el de la compartición de los recursos que no pueden generalizarse por su escasez, su coste energético y su impacto ambiental, pero que conviene que sean accesibles a todo el mundo, como son las TIC. Es un modelo diferente de propiedad, pero posiblemente no nos queda otra alternativa, y seguramente puede ser igualmente satisfactorio si se gestiona adecuadamente y sin abusos. Lamentablemente, la cultura humana, sobre todo en Occidente, tiene que evolucionar aún bastante para aprender a compartir sin abusar...

Salu2,
AMT

P. Data: Ya he llegado a mi destino de esta semana. No sé si podré escribir algún otro post en los próximos días. Permanezcan en sintonía...

jueves, 28 de junio de 2012

Pilas, baterías y acumuladores

Queridos lectores,

Estoy preparando un nuevo viaje "a la trinchera" (a un lugar más prosaico de lo que se imaginan) y no tengo tiempo de acabar algunos posts pendientes... Suerte que ahí está Luis Cosin que, una vez más, nos dará una clase magistral sobre algunos conceptos básicos para la comprensión de la gestión de la energía eléctrica: la acumulación eléctrica. Les dejo en las capaces manos de Luis.

Salu2

 
1. Un breve repaso: modelo estándar de estructura de la materia
La materia ordinaria está formada por átomos y moléculas. Cada átomo o molécula consiste en uno o varios núcleos atómicos (formados por protones y neutrones, con carga positiva) y una nube de electrones (con carga negativa) alrededor, que los mantiene cohesionados, compensando la repulsión electrostática entre ellos.

Por razones cuánticas, los electrones de la nube se ordenan en niveles de energía discretos “llenándolos” de menor a mayor energía.
Las transiciones de electrones entre niveles se producen mediante la absorción o emisión de cuantos de energía (en forma de fotones de luz, normalmente en la franja de la luz visible y ultravioleta).

2. Potencial eléctrico
Se llama potencial eléctrico de un punto material a la cantidad de energía necesaria (absorbida o liberada) para mover una carga positiva unitaria desde el “infinito” (es decir, desde “suficientemente lejos”) hasta dicho punto.
El potencial eléctrico depende de la carga y de su distribución espacial. En el Sistema Internacional, se mide en Voltios.
Un Voltio es un Julio / Culombio (es decir, es la distribución de carga tal que para desplazar una carga de 1 Culombio desde el infinito hasta el punto material necesita 1 Julio de energía).

Por tanto, una diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos puede ser una fuente de energía: trasladando una carga eléctrica de un punto a otro se obtiene o se consume energía, que se puede transformar en trabajo.
Normalmente, la materia tiene carga electrostática neutra, es decir, sus moléculas tienen el mismo número de protones y neutrones, lo que se corresponde con un potencial igual a 0 Voltios.
Sin embargo:
  • Ciertas moléculas y átomos tienen tendencia a ceder fácilmente sus electrones más externos, cuando éstos se encuentran “apantallados” por los más internos, sobre todo si éstos llenan niveles cuánticos al completo. En este caso, la fuerza de atracción del núcleo es más débil y, aportando pequeñas cantidades de energía, los electrones más externos salen despedidos, dando lugar a moléculas cargadas positivamente (iones positivos o cationes). Se dice entonces que son electropositivas. Es el caso, por ejemplo, de los iones del Hidrógeno (H+), los metales alcalinos (Na+, K+, Rb+) y de moléculas como el amonio (NH4+) o el fosfonio (PH4+).
  • Recíprocamente, otras moléculas y átomos tienden a aceptar electrones para rellenar los niveles cuánticos incompletos en su nube de electrones, formando iones negativos o aniones. Se dice entonces que son electronegativas. En este caso, la captura de un electrón del medio supone la liberación de una cantidad de energía. Ejemplos son los aniones de los halógenos (F-, Cl-, Br-), los calcógenos (O2-, S2-) y moléculas como el anión sulfato (SO42-) y nitrato (NO32-).
El proceso de aceptar o expulsar electrones es, en principio, reversible y depende del potencial eléctrico del medio:
  • Las moléculas electropositivas tienen más facilidad para ceder electrones cuanto mayor potencial eléctrico (más carga eléctrica positiva) tiene su medio.
  • Las moléculas electronegativas, por el contrario, tienen mayor tendencia a aceptar electrones cuanto menor sea el potencial eléctrico (mayor carga eléctrica negativa) del medio.

3. Oxidación y reducción
Cuando una molécula pierde electrones, se dice que se oxida y, cuando los gana, que se reduce.
Toda una amplia variedad de reacciones químicas consiste en la transferencia de electrones de una especie que se oxida a otra que se reduce.
Normalmente, la transferencia de electrones no es completa, sino que los electrones se “comparten” de alguna forma, aunque a la molécula con mayor tendencia a cederlos se le asocia por convenio un número de oxidación positivo (se dice que se “oxida”) y a la que los acepta, se le da un número de oxidación negativo (se dice que se “reduce”).
Este tipo de reacciones se denomina genéricamente “redox” y en ellas se produce variación en el número de oxidación de las moléculas. Ejemplos:
2 Na (sodio metal) + 2 H Cl (ácido clorhídrico)
-> 2 Na+ Cl- (sal común) + H2 (hidrógeno gas)
En esta reacción, el Sodio metal se oxida a catión Sodio y el Cloro elemental, se reduce a anión Cloro.
2 H2 (hidrógeno gas) + O2 (oxígeno gas)
-> 2 (H+)2 O2- (agua)
En este caso, realmente no se produce una transferencia electrónica completa, sino que el agua es una molécula en la que Hidrógeno y Oxígeno comparten electrones. Sin embargo, dado que el Oxígeno es mucho más electronegativo que el Hidrógeno, es como si los electrones pasasen más tiempo alrededor del átomo de O que de los átomos de H (de hecho, la molécula H2O tiene un dipolo eléctrico bastante marcado).

4. Electroquímica
Las reacciones redox tienen el potencial de convertirse en generadoras de corriente eléctrica. Para ello, hay que separar las reacciones en dos semirreacciones (una de oxidación y otra de reducción) que se desarrollen en ambientes separados y conectar éstos por medio de un conductor eléctrico.
Éste es el principio básico de una pila de combustible o una batería (acumulador eléctrico).

Separando la reacción en dos:
  • En el ánodo, se produce la reacción de oxidación, con la liberación de electrones, lo que provoca la carga negativa del mismo hasta que se alcanza el potencial de oxidación ( -ΔVo ) y el flujo se detiene.
  • En el cátodo, se produce la reacción de reducción, con la captura de electrones, lo que provoca la carga positiva del mismo hasta que se alcanza el potencial de reducción ( +ΔVr ) y el flujo se detiene.
Si ponemos en contacto ánodo y cátodo mediante un conductor, se produce una corriente eléctrica (flujo de electrones) debido a la diferencia de potencial entre ambos.
A medida que el flujo eléctrico progresa, se produce paulatinamente la carga positiva en la cuba del ánodo y la carga negativa en la cuba del cátodo.
Para que el flujo eléctrico no se detenga por la descompensación de cargas, ambas cubas se ponen en contacto con una disolución salina de iones pequeños (por ejemplo, una sal de litio o de potasio) separándola mediante una membrana semipermeable.
De este modo, se produce la compensación de la carga eléctrica y el dispositivo continúa funcionando hasta que se agota el ánodo.
Los potenciales de oxidación y reducción oscilan entre -3,15V (para los elementos más electropositivos, como el Litio) y +2,8V para los más electronegativos, como el Flúor.
Ocurre, sin embargo, que una batería de elementos electronegativos como Flúor gas (F2) o Cloro (Cl2) sería extremadamente peligrosa por la toxicidad y reactividad de estos gases. De modo que la mayor parte de las baterías producidas industrialmente aprovechan las pequeñas diferencias de potenciales de oxidación y reducción de elementos metálicos (típicamente Zinc, Manganeso, Litio, Sodio, Níquel, Cadmio o Mercurio). Estas diferencias raramente superan los 2V. Para conseguir diferencias de potencial mayores, las celdas de oxidación-reducción se montan en serie:

Éste es, por ejemplo, el principio de la pila de Volta (pila de Cobre-Zinc):

O la batería de plomo-ácido, característica de los vehículos a motor.
Otra versión familiar de pila son las pilas “secas” que en realidad no son tales, sino que tienen electrodos “pastosos”:

Por último, otro ejemplo de celda electroquímica es la pila de hidrógeno, en la que el puente salino suele ser una disolución de sal de litio y situarse entre los dos electrodos:

5. El principio del acumulador electroquímico
El proceso de una pila electroquímica es, en principio, reversible, es decir, si entre los dos extremos de una batería o pila se establece una diferencia de potencial suficientemente alta (por ejemplo, conectando los bornes a un generador eléctrico), el proceso se invierte y la batería acumula energía química (transfiriendo electrones del cátodo al ánodo).
La mayor parte de las baterías reversibles son en fase líquida (es decir, ánodo y cátodo trabajan en una disolución de una sal del metal que los forma), de modo que la descarga va consumiendo el ánodo y regenerando el cátodo y viceversa.
6. ¿Y el segundo principio de la termodinámica?
En una serie de trabajos que le valieron un premio Nobel, Williard Gibbs, químico y físico, demostró que la condición de espontaneidad de una reacción química era equivalente a un aumento de la entropía global.

De forma esquemática, el desarrollo propuesto por Gibbs es el siguiente: En una reacción química que se desarrolla a temperatura y presión constantes, dado que la entropía es una función de estado, que depende sólo de la materia que forma el sistema y su estado, tenemos:
ΔSuniverso = ΔSalrededores + ΔSsistema
Pero la variación de entropía del medio es igual al intercambio de calor dividido por la temperatura a la que se realiza dicho intercambio:
ΔSalrededores = - ΔHsistema / T
Donde T es la temperatura absoluta y ΔHsistema , denominada variación de entalpía, es el calor de reacción a temperatura y presión constantes (adoptamos el convenio de signos “egoísta”, según el cual la energía cedida tiene signo negativo).
Por tanto:
ΔSuniverso = - ΔHsistema / T + ΔSsistema
El principio de evolución (una forma del segundo principio de la termodinámica) indica que la espontaneidad del proceso equivale a una generación neta de entropía, es decir:
0 < ΔSuniverso = - ΔHsistema / T + ΔSsistema
Multiplicando por T:
0 < T ΔSuniverso = - ΔHsistema + T ΔSsistema
Se puede demostrar que, tanto S como H son variables de estado, por lo tanto:
ΔHsistema = Hproductos – Hreactivos
ΔSsistema = Sproductos – Sreactivos
Por tanto:
0 < T ΔSuniverso = - ( Hproductos – Hreactivos ) + T ( Sproductos – Sreactivos )
Reorganizando:
0 < ( T Sproductos - Hproductos ) - ( T Sreactivos – Hreactivos )
La cantidad G = H – T S tiene dimensiones de energía y recibe el nombre de energía libre de Gibbs. Por tanto, la condición de espontaneidad es (tras cambiar el signo en la desigualdad anterior), equivalente a una disminución neta de energía de Gibbs del sistema:
0 > Gproductos - Greactivos = ΔGsistema
Esta desigualdad ha sido verificada empíricamente. Más aún, da una condición de temperatura de equilibrio a la cual la reacción no tiene preferencia para desarrollarse en un sentido u otro:
0 = ΔGsistema = ΔHsistema – T ΔSsistema es decir 
T = ΔHsistema / ΔSsistema

7. Consecuencias sobre el rendimiento de las pilas y baterías
Dado que todo conductor tiene una resistencia, por pequeña que ésta sea, y que el paso de una corriente eléctrica por una resistencia libera calor (según la ley de Joule), toda batería electroquímica genera un calor (que se dispersa como entropía) que es absorbido por el medio.
Del mismo modo, la mayor parte de las reacciones químicas implican una variación de entalpía (calor libre), que pasa a transferirse al sistema y, desde él, al medio.
En el caso de las celdas electroquímicas, al igual que en las máquinas de vapor, se intenta minimizar la generación de entropía:
  • Aislando convenientemente el dispositivo y trabajando a altas temperaturas (como en la pila de hidrógeno).
  • O bien, trabajando a muy bajas temperaturas (con superconductores) para minimizar la producción de calor por efecto Joule y la transferencia de calor al medio.
El rendimiento termodinámico de una pila electroquímica es:
Ƞ = ΔGsistema / ΔHsistema
Sabemos que:
ΔGsistema = ΔHsistema - T ΔSsistema
Es decir:
Ƞ = ΔGsistema / ΔHsistema = 1 - T ΔSsistema / ΔHsistema
Por tanto, al igual que en las máquinas térmicas, el rendimiento máximo termodinámico mejora con la temperatura. Con las pilas de hidrógeno, el rendimiento termodinámico puede llegar al 83%.

8. Referencias