Monthly Archives: febrero 2012

Nuestro futuro energético

futuroenergetico2 No tenemos una bola de cristal para ver nuestro  futuro energético, pero  hemos recopilado datos muy diversos y los hemos juntado en un modelo matemático simulado por ordenador. Un modelo de ordenador no es un oráculo, pero ese “recopilar datos diversos y ponerlos juntos” es un ejercicio muy potente porque permite mirar la realidad como desde una avioneta, desde arriba, con una perspectiva global; algo poco habitual en esta sociedad actual, tan compleja y tan especializada.

Hemos usado este modelo matemático para estudiar dos cosas vitales en nuestra sociedad: la energía y la economía. Juntamos los datos del crecimiento económico y la demanda de energía con los estudios de los geólogos acerca de las reservas de petróleo, gas natural, carbón, uranio y energías renovables.

El panorama que se ve desde arriba nos lanza un mensaje muy claro: esto no puede seguir como hasta ahora. No es el mensaje de siempre, no sólo decimos que esto no “debe” seguir porque es perjudicial para el planeta. No. Decimos, simplemente, que nuestros datos muestran que no vamos a continuar por este camino, no es posible. No tenemos petróleo para continuar con el crecimiento económico y los patrones de consumo de las últimas décadas. Algo va a cambiar en nuestra sociedad en esta misma década y de forma muy sustancial.

Según las estimaciones de la mayor parte de los geólogos y según los datos que estamos observando estos últimos años, estamos viviendo el estancamiento y declive de la extracción de petróleo, y no vamos a poder sustituirlo con otras tecnologías. Aunque nadie sabe dónde puede llegar la ciencia en el futuro, sí sabemos que las tecnologías necesitan años e incluso décadas de desarrollo y ya no tenemos tiempo. Los biocombustibles o los vehículos eléctricos, que podrían sustituir ahora mismo al petróleo, son tecnologías muy limitadas, poco más que parches. Parches, además, con efectos secundarios indeseables, especialmente los biocombustibles, que compiten de forma muy preocupante con la alimentación humana.

Ni las energías renovables ni la nuclear van a servir tampoco para superar el declive del petróleo por una razón evidente: estas tecnologías nos proporcionan electricidad, mientras el petróleo es un combustible líquido, muy versátil y ligero, imprescindible para el transporte y la agricultura actuales.

Si el declive del petróleo se espera para esta década, el resto de los recursos energéticos no van a durar mucho más. El gas natural, el carbón y el uranio probablemente encuentren sus declives antes de la primera mitad del siglo. Esto nos dejará sin los combustibles que generan la mayor parte de la electricidad, aunque, en el caso de la energía eléctrica, la sustitución es un poco más sencilla porque el declive del carbón, gas y uranio no es tan inminente y las energías renovables están más desarrolladas.

Aunque el mensaje dominante en los medios de comunicación y en los discursos políticos huye de estos temas y nos invita a pensar que vivimos en un mundo de recursos naturales y energía prácticamente ilimitada, cada vez son más los estudios científicos que exponen conclusiones similares a las nuestras. Dice mucho de la clase de políticos y medios de comunicación que tenemos el que una noticia de esta envergadura se encuentre en las publicaciones científicas, en informes europeos y en notas marginales de los periódicos, pero esté ausente de las primeras planas y los debates electorales.

En las próximas décadas vamos a experimentar el declive de la mayor parte de los recursos energéticos a los que estamos acostumbrados y la sustitución no siempre va a ser posible. Lo más probable es que tengamos que conformarnos con consumir significativamente menos energía de la que usamos ahora. Si bien es cierto que existen formas de satisfacer las necesidades de los habitantes del planeta consumiendo bastante menos, no es menos cierto que llevamos siglos incrementando nuestro consumo y tenemos una enorme inercia que nos empuja en dirección completamente opuesta al ahorro.

Asumir el reto de la crisis energética supone enfrentarse a un gran cambio global, un cambio en la industria, la agricultura, el transporte, el urbanismo y la vivienda, pero, sobre todo, un gran cambio de mentalidad colectiva que necesitará del  abandono del consumismo y el crecimiento como pilares de la sociedad. Es preciso que todos vayamos tomando consciencia del problema cuanto antes y asumamos la necesidad del cambio, ya que el declive de los recursos no es una opción. Si nuestras sociedades no son capaces de aplicar medidas de ahorro, la disminución de recursos se hará de igual manera y serán la pobreza, la desigualdad y la recesión económica quienes, probablemente, se encarguen de disminuir el consumo energético.

Margarita Mediavilla Pascual, marzo 2012.

  • Un borrador del artículo que describe el modelo y  los resultados de forma detallada en castellano se puede descargar aquí.
  • La referencia del artículo publicado en Energy Policy es:

The Transition toward renewable energies: physical limits and temporal conditions, Margarita Mediavilla, Carlos de Castro, Iñigo Capellán, Luis Javier Miguel, Iñaki Arto, Fernando Frechoso. Energy Policy, vol 52, enero 2013, páginas 297-311. (Accepted Author Manuscript available for download here).

 

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Una crítica al concepto de la TRE (Tasa de Retorno Energético) (segunda parte)

En un post anterior veíamos un poco el concepto de la TRE. Concluíamos que no es, desde el punto de vista físico, necesario que la TRE tenga que superar valores de 5 para mantener una civilización, pero sí tiene que superar el valor 1.

Aquí quiero discutir otro “problema” que tiene el concepto y que se insinuaba ligeramente en el post anterior. Es el problema de utilizar energía sin tener en cuenta el tiempo en el que se consume (potencia). De hecho, cuando hablamos de energía, en realidad solemos hacerlo de potencia energética (energía por unidad de tiempo). Decimos los KWh que gastamos de electricidad en dos meses, los metros cúbicos de gas natural que quemamos en un año, o el consumo anual de energía en el mundo en un año.

Cuando calculamos la TRE de una energía otro factor importante a tener en cuenta es el horizonte temporal del que hablamos. Como veré ahora, esto es TRE-mendamente importante.

Por ejemplo, cuando hablo de la TRE de la energía nuclear para una central nuclear, considero la energía que me proporciona en sus X años de vida útil (el numerador de las ecuaciones de la TRE), y por tanto, la TRE dependerá de cuántos años de vida útil le asigne. Luego, para calcular el denominador (la energía invertida por la sociedad para obtener la energía nuclear), suelo calcular: 1º Qué energía necesito para extraer el uranio de las minas. 2º Qué energía necesito para procesar (enriquecer) el uranio y transformarlo en combustible para la central. 3º Qué energía he empleado en la construcción de la central 4º Qué energía requiero durante sus X años de funcionamiento para mantener en funcionamiento la central.

Supongamos que la vida útil de la central nuclear es de 40 años. Y que desde su planificación (año cero) hasta su construcción y puesta en marcha pasan 5 años.

Podría preguntarme: ¿Cuál es la TRE de la central nuclear en el año 4? Obviamente cero, pues hemos consumido energía en la construcción y no hemos obtenido nada. Quizás no es hasta el año 8 o 10 que no conseguimos que la TRE sea 1, y es a partir de entonces cuando la TRE empieza a ser mayor que 1.

Alguien dirá: ¡claro! Es que tienes que contar los 40 años de vida de la central. Pero, ¿Por qué? Si yo pienso en mi hijo, no es él el que invierte los 8 o 10 primeros años pero él disfruta de una TRE positiva durante más de 30 años de su vida. En cualquier caso, si admitimos esto, entonces calculo la TRE final a los 45 años. Puede que me de 5 o más según algunos expertos.

Pero el tema de mi hijo es importante. Pensad en cuantas carreteras se han construido sobre caminos romanos en Europa, que invirtieron una energía que no hemos tenido que invertir nosotros, pensad en las refinerías con 30 años de vida y que siguen funcionando, pensad en el azadón que hizo el abuelo y que el nieto sigue usando sin tener que invertir mucha energía en su mantenimiento: Vivimos de las TRE > 1 de las generaciones pasadas.

Ahora volvamos otra vez al ejemplo nuclear. Seguro que más de uno ha pensado: ¿Por qué has parado a los 40 años de funcionamiento de la central? Debes tener en cuenta que la central hay que desmantelarla y eso cuesta energía. Y es verdad, si tardaramos 10 años en desmantelarla, 10 años que mi hijo tendría que invertir una energía, es decir, 10 años de nuevo con TRE “instantánea” cero.

Bueno pues añadamos los 10 años y recalculemos la TRE para 55 años, puede que siga siendo superior a 5, ¿no? Sí, pero está claro que ya empezamos a pensar en nietos. Además, si todas las centrales del mundo nucleares cerraran en el año 45, entonces mis nietos tendrían un problema serio, porque a ellos les da igual que les cuente que la TRE en los 55 años es mayor de 5, a ellos lo que les importa es que viven con una TRE inferior a 1.

El problema se hace muy claro cuando tenemos en cuenta un detalle más que seguro que a la mayoría de los lectores no se les ha pasado por alto: ¿Y los residuos nucleares?

Pues hay que almacenarlos en un sitio estable durante decenas de miles de años (ya sabéis, estamos pensando en nuestros nietos y los suyos). Y hay que mantener vigilado ese sitio. Eso cuesta energía. Poca año a año, pero en el ciclo completo de vida (cuando podamos dejarlos en paz sin gastar ya energía), la cantidad de energía invertida será enorme, muy superior a la que proporcionó durante 40 años la central. La TRE nuclear será menor que 1 si consideramos todo ese ciclo de vida (de la cuna a la tumba). En este sentido una estupidez intergeneracional. Pero un egocentrismo intrageneracional que puede ser útil para nuestra generación.

A diferencia de nuestros abuelos que nos dejaron un regalo de TRE (invirtieron una energía que seguimos aprovechando nosotros). La energía nuclear es justo lo contrario: aprovechamos una energía a costa de que las generaciones futuras tengan que invertir la suya…

Por supuesto, esto que vale para la nuclear vale también para los combustibles fósiles. Basta con pensar en la energía que ya estamos inviertiendo por culpa del cambio climático y que va a crecer de forma exponencial como lo hace el cambio climático ahora. De nuevo, en los cálculos de la TRE del petróleo habría que añadir el coste energético actual del cambio climático, el coste de las manchas de los vertidos, de las guerras en Iraq, Libia, etc.

Esto hace que la TRE del petróleo que calculé en el post anterior era algo optimista cuando hablo de un horizonte temporal de una o dos décadas, pero si hablo de mis nietos, puede que la TRE final del petróleo a ellos les resulte también inferior a 1.

Lo que será un desastre claro: porque nuestros nietos van a vivir no sólo con energías renovables con una TRE no muy superior a 5 (cuando metemos todos los cálculos) y con un consumo energético inferior al actual (ver nuestros trabajos sobre lo que dan de si las renovables) sino que además estarán invirtiendo una energía neta escasa en corregir los desperfectos de nuestro consumo actual de energía.

Claro que si no pensamos en nuestros nietos por lo del Cambio Climático, me temo que tampoco vigilaremos los residuos nucleares durante 10000 años (lo que basta con echar un vistazo a la Historia de la Humanidad para exclamar, ¡ pues claro iluso!).

Carlos de Castro Carranza.

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¿Cuánto petróleo hace falta para extraer un barril de petróleo?

“Las renovables son la dirección adecuada, pero no podemos esperar que sustituyan la maravilla que supone el petróleo: hay que reducir el consumo”. Así concluye nuestro  compañero Carlos de Castro  este interesante artículo, en el que charla  junto con el norteamericano Charles Hall y el fundador de Crisis Energética, Pedro P. Prieto acerca de la tasa de retorno energético y el pico del petróleo.

 

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Richard Heingberg, tan sencillo y tan importante

Me gustaría compartir un video de Richard Heinberg, profesor norteamericano y uno de los primeros divilgadores del pico del petróleo. A Richard tuve el placer de conocerle personalmente hace unos pocos años cuando vino a Valladolid invitado por la Cátedra de Energías Renovables. Me sorprendió que fuera una persona tan sencilla, que hablase poco y, sobre todo, que escuchase mucho más de lo que hablaba. Sencillo, claro, sensato, pocas personas dicen cosas tan importantes en tan poco tiempo. Me pregunto por qué nuestros políticos no nos hablan así y por qué no nos hablan de estos temas, que, en mayor o menor medida, casi todos “nos lo olemos”.

Marga Mediavilla

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Nuevos vídeos del curso sobre los límites del crecimiento

02Ya están listos algunos de los vídeos de las charlas del curso Límites del crecimiento, recursos energéticos y materiales, que organizamos en septiembre en la Universidad de Valladolid. Si no pudiste asistir a las charlas podéis echarles un vistazo y compartirlos en vuestras redes.

Roberto Bermejo hablando de biomímesis, o la imitación de la naturaleza como único camino

Jorge Riechman hablando sobre el colapso civilizatorio

Carlos de Castro sobre límites biofísicos (primera parte)

Y la mesa redonda final con Carlos Taibo, Jordi Pigem y Oscar Carpintero

 

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Una crítica al concepto de la TRE (Tasa de Retorno Energético)

La Tasa de Retorno Energético trata de medir la relación entre la energía que va a la sociedad y la energía invertida para ello.
Dos definiciones usadas comúnmente arrojan el mismo resultado:

TRE = Energía Total / Energía invertida para darla (1)
TRE = 1 + Energía neta / Energía invertida para darla (2)

Por ejemplo, si hablamos de la TRE del carbón, calcularíamos la energía calorífica que se obtiene al quemar un Kg. de carbón (energía total) y la dividiríamos entre la energía que hemos tenido que utilizar la sociedad para quemarlo. Si lo que queremos es calor, entonces la energía total es útil, pero si lo que queremos del carbón es electricidad, entonces obtendremos mucha menos energía (menos de un 50% de la energía calorífica del carbón puede transformarse en electricidad).

Un problema fundamental de esa definición es calcular el denominador de los cocientes, algo difícil y que tras décadas de estudios no se ha conseguido uniformizar. La prueba es la enorme dispersión en los cálculos de las diferentes TREs que se encuentran en la bibliografía “científica”.

El otro gran problema es el cálculo de la energía total o neta, porque tampoco son claras sus definiciones, especialmente cuando queremos identificar con la palabra “útil” a esa energía total o neta.

Para cálculos concretos como la TRE del petróleo, se suele calcular para el numerador de la ecuación (1) el contenido calorífico del petróleo extraído, mientras que en el denominador se calcula la energía que conlleva el descubrimiento, exploración y extracción del petróleo. Hay quien calcula la energía directa que se emplea en ello, y otros tratan de calcular costes energéticos asociados, como por ejemplo la energía gastada en la construcción de las plataformas petrolíferas o los costes de transportar el personal que trabaja en ellas, etc.

Sin embargo, esa definición para el petróleo adolece de un grave defecto. El petróleo no es una fuente energética útil a la sociedad (al menos como energía, por supuesto a BP y sus trabajadores sí les resulta útil); lo que la sociedad consume son productos refinados, almacenados y transportados del petróleo, como la gasolina y el diesel. Por tanto, el numerador en realidad es mucho más pequeño que lo que se supone, especialmente si usamos la ecuación (2). Cuando Charles Hall (uno de los creadores del concepto) dice que la TRE del petróleo ha bajado de 100 a 10 en el último siglo, en realidad nunca ha sido 100. Al comienzo de la explotación del petróleo, sólo una pequeña parte de su contenido energético se aprovechaba como tal y los procesos de refinado eran poco eficientes, con lo que la energía útil que terminaba en la sociedad era muy inferior a lo que se consigue ahora.

En la actualidad mis cálculos gruesos arrojan que la TRE del petróleo es de alrededor de 3 o 4, si tomamos como energía útil la gasolina que echo en mi coche o el queroseno que mueve un avión: Si suponemos que la exploración, extracción, almacenamiento y transporte hasta las refinerías es un 10% de la energía que contiene el petróleo. Teniendo en cuenta que las refinerías invierten otro 10% de la energía que termina en forma de gasolina o diesel, y teniendo en cuenta otros gastos energéticos de almacenamiento, transporte, construcción de gasolineras, etc. de digamos otro 5%, entonces la energía neta que nos queda sería de 0,9•0,9•0,95 = 0,77, y a través de la ecuación (2) obtendríamos una TRE = 4,34.
Por tanto, es falso que la TRE de una sociedad avanzada deba ser 5 o 10 para sostenerse, como Charles Hall y otros nos recuerdan, en base a cálculos gruesos de sociedades preindustriales, con TREs aparentemente mayores. El petróleo podría haber sustituido en teoría a todas las energías (lo contrario no es tan fácil) y mantenido él solo nuestra civilización durante buena parte del siglo XX con una TRE < 5.

El quiz está precisamente en otra ventaja de las energías no renovables, pues son capaces de sostener (mientras duren) una sociedad tecnológica con TREs tan bajas como se quiera siempre que superen el valor 1.

La razón con un ejemplo:
Supongamos que somos una sociedad hipotética de 10 familias y que mi familia es la única que se dedica a proporcionar la energía que requerimos todos. Supongamos que disponemos de un pozo de petróleo que hemos heredado ya en explotación y de una refinería. Supongamos que necesitamos diez unidades de gasolina para vivir todos. Supongamos que del pozo de petróleo saco petróleo equivalente a 100 unidades de gasolina energéticas, pero que 90 unidades las empleo en extraer, refinar y darles a las familias la gasolina. Pues bien, la sociedad podría funcionar bien, y crecer siempre que pueda aumentar la eficiencia (subir la TRE) o aumentar la extracción de petróleo. Si calculamos la TRE con la ecuación (1): TRE= 100/90 = 1,11 y la sociedad se mantendría con TREs irrisorias. Si la calculo con la ecuación (2): 1+ 10/90 = 1,11.

En cualquier caso se desmonta la idea de que necesitemos TREs grandes desde el punto de vista físico.

El paso de biomasa y turba a carbón y a petróleo en la Revolución Industrial se pudo hacer porque, como muestra el ejemplo anterior en el que ya se dispone de la refinería, los “pozos” en explotación de la energía anterior sirvieron para montar los “pozos” de la nueva energía (con muy baja TRE final).

Para el caso de las renovables esto es, en cambio, un problema a explorar, si la TRE final de la energía fotovoltaica es de 3 (Pedro Prieto la ha calculado para España menor), es obvio que, como otras veces, hacer una transición de fósiles a renovables se haría con apoyo de las fósiles hasta que con el tiempo las renovables se pudieran automantener.

Significa esto que la capacidad de potencia a instalar finalmente debe ser mayor que si la TRE fuese muy grande. Si la sociedad renovable funciona con 10 unidades energéticas netas e invertimos 5 unidades en proporcionar esa energía útil, estaremos produciendo 15 unidades de energía para mantenernos, es decir, con el cálculo (1): TRE= 15/5 = 3.

El problema es que una baja TRE en renovables significa aumentar aún más la capacidad a instalar frente a los cálculos que no lo tienen en cuenta, además y quizás lo más importante, se apoya en un petróleo en disminución, cosa que no ha pasado en la historia antes, pues cuando se instaló la infraestructura fósil el uso de carbón estaba aumentando, cuando se instaló la infraestructura del carbón estaba aumentando el uso de biomasa y turba, etc., es decir, las transiciones energéticas históricas se hicieron en épocas en las que la energía de apoyo estaba creciendo de forma importante, algo que ahora ya no es el caso.

Carlos de Castro Carranza

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