El demonio “carbón” y el pico de producción

El muy denostado, y casi olvidado, carbón ha venido de nuevo para salvarnos del pico de producción de petróleo pero, como cualquier pacto con el diablo, su ayuda no está exenta de letra pequeña que nos puede conducir a un destino mucho peor en términos de calentamiento global.

Recientemente, Rembrandt Koppelaar ha publicado un resumen de las tendencias mundiales en la producción de energía. El informe nos dice que la industria petrolera está luchando a diario para lograr mantener los actuales niveles de producción. Puede que la producción no haya tocado techo todavía, pero está claro que ya no volveremos a presenciar las tasas de crecimiento de las décadas anteriores. Eso no es ninguna sorpresa, lleva advirtiéndose desde 1998 cuando Colin Campbell y Jean Laherrère alertaron de la proximidad de la llegada a un máximo en la producción mundial de petróleo. Lo que nadie esperaba, en cambio, es el impresionante aumento en el consumo de carbón de la última década. La producción mundial total de energía no ha llegado a su máximo y eso hay que agradecérselo al rápido crecimiento de la producción de carbón, como se puede apreciar en el gráfico siguiente (a partir del informe de Koppelaar): 

Obsérvese la verdadera contribución de las energías renovables (eólica, solar, geotérmica) que aparece en la parte

inferior del gráfico, ¡apenas sobrepasa la línea del O! También se puede apreciar aquí la moratoria nuclear

mundial que rige desde 1988. En la parte superior del gráfico el petróleo muestra serios problemas para cumplir con el incremento actual de la demanda de energía en los países emergentes. El incremento en el consumo de carbón ha permitido hasta el momento salvar la crisis energética.

El carbón parecía haber alcanzado su máximo en 1990, pero fue una mera ilusión. Las necesidades energéticas derivadas del rápido crecimiento en los países emergentes y la necesidad de sortear el implacable aumento de precios del petróleo ha llevado a su inesperado resurgir. El crecimiento de la producción de carbón durante la primera década del siglo XXI ha sido espectacular, sin duda alguna, algo nunca visto antes en la historia. En el gráfico no se puede apreciar nada que indique un techo en la producción de carbón a corto plazo, por lo tanto, el carbón tiene el potencial para convertirse de nuevo en el rey de los combustibles, un título que perdió de la mano del petróleo en la década de los 60. Algo que, por desgracia, no es bueno para el clima. La quema limpia del carbón es hoy por hoy, algo más próximo a la investigación de laboratorio que a la generalización de la industria, y eso se deja notar en el rápido aumento en los niveles de CO2 de la atmósfera. (la figura de abajo es de "Thinck progress") 

Aunque el fuerte incremento en la emisión de dióxido de carbono no hay que atribuirlo exclusivamente al incremento en el consumo de carbón, si se puede establecer un claro paralelismo. La situación global del clima parece estar quedando rápidamente fuera de control, por lo que este rápido aumento de las concentraciones de CO2 no supone un buen augurio para las previsiones futuras. El nuevo pacto de la humanidad con el diablo puede llegar a convertirse en la peor decisión que hemos tomado en la historia.

Para más información recomiendo la lectura del post en este mismo blog: El carbón y la locomotora China

COQUE de PETRÓLEO

Refinería de Petróleo

Sin duda ustedes habrán oído hablar del coque del carbón, obtenido a partir de la destilación de la hulla a temperaturas muy altas y en ausencia de aire. Cuando el carbón de hulla se calienta desprende gases muy valiosos para la industria y deja un residuo muy ligero y poroso, carente de los materiales volátiles. El coque de carbón se utiliza en la industria siderúrgica, e incluso en la calefacción y cocina de los hogares porque su combustión no produce humo y resulta menos contaminante.

El refinado de petróleo en plantas de última generación permite extraer cada vez más productos y hacerlo de forma menos dañina para el medio ambiente. Si echamos la mirada atrás, el petróleo crudo tenía muy poca utilidad. En la antigüedad lo utilizaban sobre todo para el calafateo de las embarcaciones con el fin de hacerlas impermeables, una técnica que apareció por primera vez hace 6000 años en Asiria. También se le ha utilizado para engrasar pieles, ¡que debían de detectarse a la distancia!, o a modo de cemento para fijar ladrillos en las construcciones. Pero poca es la utilidad que se le encontró a ese líquido viscoso, negro y maloliente.

No fue hasta la aparición del refinado o destilado del petróleo que comenzaron a separarse la multitud de sustancias que componen el hoy denominado oro negro. Cada una de esas sustancias por separado tiene miles de aplicaciones, a cual más práctica y útil. Para refinar el petróleo solo tenemos que hervir la mezcla en una columna cerrada, a unos 340ºC y provocar la condensación de los productos a distintas alturas de la columna, de modo que cuanto más arriba menor será la temperatura a la que condensen.

Así, arriba del todo, salen los gases con los que llenamos las bombonas de butano. Más abajo nos encontramos con los productos base para la industria petroquímica, como los fertilizantes, los plásticos, y los disolventes. Si seguimos descendiendo nos encontramos con la nafta, necesaria para la fabricación de la gasolina, el keroseno utilizado en los motores de aviación, y el gasóleo que mueve los motores diesel de camiones, autobuses, trenes y tractores. Finalmente, obtenemos los productos más pesados, como el fuel (combustible bunker) y los asfaltos para las carreteras.

De todos estos productos, el fuel está cambiando sus usos. Tradicionalmente se ha venido utilizando para las embarcaciones y las centrales eléctricas, pero su combustión es extremadamente contaminante (ver entrada combustible bunker). El caso es que es un producto pesado que siempre se obtiene en el proceso de refinado. Si no lo utilizamos para producir combustible ¿qué hacemos con él?




Coque de petróleo

 El problema se ha solucionado en las refinerías más modernas. La química nos indica que los distintos productos del petróleo están formados por moléculas de hidrocarburos de diferente longitud. Por tanto, la solución al problema pasa por incluir en las refinerías unidades dedicadas a romper las largas cadenas y convertirlas en moléculas más pequeñas. A este proceso se le denomina cracking y da lugar a un proceso de refinado mucho más preciso y eficiente. Una vez procesado el fuel, obtenemos más gasóleo, junto con otros productos ligeros de gran utilidad. Finalmente las moléculas que son demasiado grandes se convierten en coque de petróleo, un material solido que se utiliza en la fabricación de cemento. Tambien se utiliza mezclado con carbón para la generación eléctrica en centrales térmicas, donde logran reduciones del coste de generación de entre un 30% y un 45%. El coke más puro se utiliza para la fabricación de electrodos.

Como ven, del petróleo no se desperdicia nada. La moderna industria petrolífera ha convertido la maloliente sustancia en un abanico de productos cada vez más amplio, complejo y útil.

MÉTODOS de CAPTURA de CO2

El futuro de nuestro planeta pasa por prescindir del uso de ciertas fuentes energéticas extremadamente contaminantes como el carbón. Pero, siendo realistas, eso es más un deseo que una realidad, y lo seguirá siendo en un futuro previsible. La única alternativa que nos queda entonces es idear un método para capturar el CO2 antes de que escape a la atmósfera por las chimeneas de las centrales térmicas de carbón, las cementeras y en la industria metalúrgica.

Para ello hay que desarrollar las tecnologías necesarias para su captura. Si se consigue una técnica efectiva y económica, podría replantearse el uso del carbón en la mayor parte de países occidentales. Que son los únicos reacios a aumentar el papel que desempeña el carbón en el mix energético. (ver entrada sobre el carbón y China).

Esta meta ha movilizado a numerosos equipos de investigación por todo el mundo. España no ha sido una excepción. Dos grandes centros de investigación trabajan en esa línea: el Instituto Nacional del Carbón (INCAR), perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Y el más reciente Centro de Captura y Almacenamiento de la Fundación Ciudad de la Energía (Ciuden), en el Bierzo (León).

Se está investigando en tres procedimientos de captura de CO2: la postcombustión, la gasificación integrada con captura de CO2, y la oxicombustión. Analicémoslo por separado:

1. Postcombustión: Consiste en retirar el CO2 de la corriente de gases mediante procedimientos químicos. Esto se puede hacer en una torre de lavado en la que se inyectan aminas (compuestos químicos orgánicos derivados del amoniaco), que forman un compuesto poco estable con el CO2. Posteriormente, el compuesto se somete a tratamiento térmico, con lo que se liberan dos corriente, una rica en CO2 y otra con las aminas, que se reciclan en el proceso.

Se trata de un proceso muy probado, porque es el que se utiliza para la producción de amoniaco y urea. El problema es utilizarlo en los intensos caudales de las chimeneas de las centrales térmicas. Esto modifica la presión y la temperatura del proceso que pasa de 60ºC a 200ºC.


2. Gasificación integrada: Se trata de utilizar el carbono del carbón para producir una mezcla de gases compuesta por CO2 e hidrógeno, que posteriormente hay que separar por diversos procedimientos para obtener dos corrientes diferentes, una rica en CO2 y la otra con hidrógeno. Si se consigue purificar suficientemente el hidrógeno puede utilizarse en los automóviles de pila de combustible, permitiendo avanzar en la economía del hidrógeno. En caso de que no se logre obtener la pureza adecuada el compuesto rico en gas hidrógeno se puede quemar en turbinas de gas para obtener energía eléctrica extra. Esta opción se está estudiando por parte de la empresa Elcogás en su central de Puertollano, donde incluso se ha creado una planta piloto para desarrollar esta tecnología.

3. Oxicombustión: Es un proceso previo al quemado del carbón, en el que se utiliza directamente oxígeno en lugar del aire para el proceso de combustión del carbón. De este modo se elimina la presencia de nitrógeno que supone el 78% del aire atmosférico. Eso elimina gases en la salida de la chimenea con lo que el CO2 se encuentra mucho más concentrado. Y, por otro lado, la combustión resulta mucho más eficiente al haber más oxígeno disponible. El problema radica en las altas temperaturas que puede llegar a los 1.500ºC debido al aumento del rendimiento en la combustión. Puesto que esas temperaturas son extremadamente difíciles de gestionar, se reinyectan los gases de escape (CO2 y vapor de agua) con el fin de viciar el proceso y disminuir la temperatura en la caldera.

Si cualquiera de estos metodos demostrara en un futuro su viabilidad comercial podríamos entrar en otra nueva era para el carbón.

CONTAMINACIÓN con MERCURIO en BEBÉS

Un estudio en España realizado entre 2004-2008 y publicado en la revista médica Environment International destaca la exposición a altas dosis de metales pesados en recién nacidos debido al consumo de pescado graso.

El estudio se centró en analizar el nivel de mercurio en el cordón umbilical de 1883 partos realizados en España, encontrando que en un 64% de los casos había niveles de mercurio por encima de lo que la Agencia de Protección Ambiental de EEUU considera seguro (5,8 microgramos de metilmercurio por litro de sangre). El dato no es relevante pues hay otras agencias que consideran distintos niveles críticos. Pero el estudio alerta sobre el consumo de determinado pescado graso durante el embarazo, como el pez emperador, pez espada, o el atún rojo. Aunque el estudio no implica que comer otros tipos de pescado durante el embarazo sea perjudicial, sino todo lo contrario. "Comer pescado durante el embarazo es sano. Tiene omega 3, yodo, fósforo, y proteínas. Basta con evitar grandes peces que acumulan mercurio, como el pez espada o el atún rojo. Pero aún así, si se come algo no pasa nada. Hay factores mucho más graves, como fumar".

 La materia grasa de los organismos tiene múltiples funciones, proporcionar una reserva de energía para situaciones de carencia alimenticia (grasa blanca), proporcionar calor a los organismos en climas gélidos (grasa parda), y la función menos conocida, ser aislantes de sustancias químicas potencialmente dañinas. En ese sentido la grasa actúa en cierto modo como los antivirus de un ordenador, cuando aparece una sustancia potencialmente dañina es aislada y puesta en cuarentena dentro de la grasa.

Existen multitud de sustancias que actúan como venenos si se encuentran circulando libremente por el organismo. El mercurio es un neurotóxico que aparece en la comida debido a la contaminación de los océanos. La explotación y quema del carbón es uno de los procesos que lanzan más mercurio a la atmósfera y recala en los océanos (ver entrada sobre el pico del carbón y China). También la producción industrial de cloro puede lanzar importantes cantidades de mercurio a los océanos si se hace mediante métodos obsoletos. En España hay ocho plantas que utilizan este tipo de tecnología, según la ONG ecologista OCEANA.

Más información  sobre la intoxicación por mercurio aquí: MERCURIO: ENVENENAMIENTO SILENCIOSO

EL CARBÓN y la LOCOMOTORA CHINA

Mina de carbón a cielo abierto en China

La política energética China afectará a lo largo del siglo XXI al resto del mundo, y lo hará a todos los niveles.

China es ya el mayor consumidor de energía del mundo, su economía da cuenta del 20% del consumo energético global y es la responsable del 25% de las emisiones contaminantes a la atmósfera. La política energética China afectará a lo largo del siglo XXI al resto del mundo, y lo hará a todos los niveles; económico, político, social, ecológico y militar. Hay que tener en cuenta que hay 1.340 millones de chinos luchando por tener un nivel de vida equiparable al occidental. Esa cifra es solo ligeramente inferior a la suma de la población del continente americano (938 millones) y el europeo (732 millones). ¡Casi dos continentes en un solo país! Entre los años 2000 y 2010 su economía creció a un ratio del 10,4% y su producción de carbón le siguió con una media anual del 8,9%.

Esto ha convertido al gigante amarillo en el dominador de esta barata fuente energética. De las 7.273 millones de toneladas de carbón que se produjeron en el mundo en 2010, China es el responsable del 45% de la producción (por volumen) y del 48% del consumo (por contenido energético). Es muy importante diferenciar entre volumen de extracción y contenido energético del mineral, porque hay una gran diferencia en contenido energético entre el carbón de buena calidad y el de baja (puede llegar a ser del 38%). En el gráfico siguiente puede observarse la proporción de carbón de buena y el de baja calidad por naciones.

Al tener en cuenta las reservas de carbón en función de la energía neta contenida en ellas y el fuerte crecimiento en el consumo chino han aparecido informes que sitúan el pico de la producción de carbón en fechas tan cercanas como el 2027. Con una producción tope de 5.100 millones de toneladas para China y de 4.100 millones en el resto del mundo. De ahí se deduce que el precio del carbón va a seguir subiendo en los próximos años. Lejos quedan ahora las estadísticas optimistas de principios del S.XX en Estados Unidos  que preveían suministros abundantes de carbón para ¡5000 años!

Estudios recientes muestran que el carbón recuperable puede ser menos abundante de lo previamente estimado. A los ritmos de consumo actual, en el mundo solo queda carbón para poco más de 100 años. En el caso de China, más del 90% del carbón se encuentra en minas a más de 1000 metros de profundidad. Por lo que las figuras actuales de reservas recuperables podrían ser demasiado optimistas, dados los desafíos técnicos que supone la explotación a más de mil metros.

Y eso en un momento en el que la demanda mundial no para de incrementarse. En los años noventa la demanda crecía a un modesto 0,45% anual, pero desde el año 2000 ha crecido al 3,8%, y si miran el gráfico de las cinco principales productores, a partir del 2004 la producción china creció en línea casi vertical.

Aplicando técnicas estadísticas similares a las que utilizó King Hubbert en la década de los cincuenta para predecir el pico de la producción de petróleo en los Estados Unidos, los académicos chinos Tao y Li predijeron en 2007 (utilizando datos estadísticos del 2002) que la producción china llegaría a su cenit entre los años 2025 y 2032 con un pico situado entre 3300 y 4500 Mt. Otras estimaciones más recientes, como las citadas más arriba, lo sitúan en torno al 2027 con 5.100 Mt. Y los hay más pesimistas como las del Energy Watch Group (Berlín) que en 2007 situaban el pico en el 2015, con una caída en la producción a partir del 2020. En cualquier caso, para entonces el precio del carbón se habrá multiplicado en varios órdenes de magnitud y la calidad del carbón extraído habrá menguado considerablemente. Por lo que aunque aumente el volumen de producción, su contenido energético neto se mantendrá o decaerá.

¿Qué opciones quedan? Desde el punto de vista de China pocas. Es la nación más dependiente de este mineral del mundo, el 70% de su energía proviene del carbón. Lo utilizan en muchas más industrias que los estadounidenses (donde fundamentalmente se utiliza para generar electricidad). El 50% del carbón chino se utiliza para generar electricidad, el 16% supone el coque que se utiliza en la industria metalúrgica (la mayor del mundo). Cientos de millones de chinos pobres utilizan otro 6% como combustible de calefacción y cocina. El restante 28% es utilizado en industrias clave como el cemento, metales no ferrosos y la industria química.

Aunque china está expandiendo su suministro de gas natural, solo para reemplazar el carbón utilizado para calefacción necesitaría duplicar su consumo actual de gas. Estados Unidos tiene las mayores reservas de carbón del mundo (es la Arabia Saudita del carbón), pero se consumen casi en su totalidad para uso interno. En el futuro China va a depender cada vez más del carbón importado vía marítima desde Australia, Indonesia y Sudáfrica, o mediante la construcción de costosas vías férreas desde la región siberiana de Rusia. Solo China puede absorver todas las exportaciones de la región Asia-Pacífico, si su consumo sigue creciendo a los ritmos actuales. Hay que tener en cuenta que china está viviendo un imparable proceso de urbanización. El número de ciudadanos que migra a las ciudades en busca de niveles de vida semejantes a los occidentales crece cada día. La proporción de ciudadano que vive en ciudades aún dista del 80% de la media en Estados Unidos o la Unión Europea. Para lograr acercase a nosotros, el gobierno chino prevé que la población urbana crezca en 350 millones de personas en los próximos 15 años. Para ello necesita construir ciudades enteras partiendo de la nada. Millones de casas, autovías, transportes, agua y suministros. Y todo ello necesita materiales de construcción que, dada la peculiar dependencia industrial china, necesitan del continuo suministro de abundante y barato carbón. Una vez que la energía barata que le proporciona el carbón llegue a su pico de producción, los efectos en la economía china pueden ser dramáticos y las consecuencias para el resto del mundo impredecibles. El llamado “milagro chino” podría pararse en seco, aunque la salud del clima mundial podría comenzar a mejorar.

PANORAMA ENERGÉTICO 2010

Delta del Nilo en Egipto. Las antiguas civilizaciones dependían tanto del
agua como las actuales dependen de la energía.

Gracias a las estadísticas que publica anualmente la empresa petrolera BP y que podemos consultar en el Statistical Review of World Energy, comprobamos que en el años 2010 se produjo un espectacular incremento en el consumo mundial de energía. En 20 años, desde 1990 hasta el año 2010 se ha incrementado en un tercio el consumo mundial de energía primaria. Pero lo dramático no es ese 33%, sino el brusco cambio de pendiente que observamos en la curva. Si nos fijamos en el gráfico, en 14 años (1990 -2004) se produjo un incremento del 16%, pero a partir del 2004 y en menos de la mitad de tiempo, se incrementó otro 16%.

También es destacable la disminución de consumo del año 2009 (la primera desde 1982) como consecuencia de la crisis económica mundial. Si no fuera por ese bache habríamos alcanzado las 12.000 Mtpe (millones de toneladas de petroleo equivalente) incluso antes. Pero como tras cada caída, siempre hay un rebote, y el del 2010 ha sido espectacular, con un incremento global del 5.6%. Tenemos que remontarnos a 1973 para ver algo similar.

Especialmente significativo resulta que ese incremento se debe a los países en vías de desarrollo (7,5%), mientras que los países OCDE “solo” contribuyeron con un 3,5%. En 2010 China alcanzó una proporción del 20,3% del consumo energético global, superando a Estados Unidos como mayor consumidor del mundo.

Si atendemos al mix energético, comprobamos que la política energética de los gobiernos sigue siendo, crecer como se pueda y con el combustible más barato. El consumo de carbón (principal emisor de gases de efecto invernadero) ha crecido un 7,6% en solo un año, empujado sobre todo por los países no OCDE (8,7%), pero también por los industrializados (5,2%) que siguen incrementando su participación. La proporción del carbón en el mix energético se ha incrementado hasta másximos no vistos desde 1970, en parte debido a que China se ha convertido en el mayor deborador de carbón del mundo, con un 48,2% del total.

El consumo de petróleo tampoco sorprende. Pese a los altos precios derivados de haber alcanzado el pico en la producción de petróleo convencional (se alcanzó en el 2006 según la Agencia Internacional de la Energía), China aumentó su consumo en un apabullante ¡10,4%! Aunque en el conjunto de países no industrializados se incrementó un 5,5% y entre los países OCDE se contentaron con un modesto 0,9%, lo que deja el cómputo global con el 3,1% de incremento. Aunque resulta alarmante que en 2010 se consumiera más petróleo del que se produjo. La diferencia de 5 millones de barriles diarios se compensó solo gracias a las reservas almacenadas.

Finalmente, quiero hacer notar que, cerca del 90% de la energía que consumimos en la actualidad proviene de combustibles fósiles (carbón, gas natural y petróleo). ¿Cómo podemos compensar esta dependencia casi absoluta de unas fuentes cada vez más escasas, contaminantes y caras? Vean en el gráfico la línea naranja oscuro, para comprobar la contribución de las energías renovables en los últimos 25 años. Sí, efectivamente, a mí me ha sucedido algo parecido, - ¿dónde esta la línea? -

Pero siempre nos quedará la energía hidráulica, la única entre las renovables que permite su regulación. Solo tenemos que comprobar en el gráfico el aumento de su contribución al mix energético. -¡Ah, pues no!, permanece casi igual.-

Entonces, ¿qué nos queda? - ¡santiguarnos! - Sí, y después permitir crecer a la industria nuclear que ha permanecido practicamente paralizada durante los últimos 28 años. Teniendo en cuenta las magnitudes energéticas de las que estamos hablando, la energía atómica (con todos sus inconvenientes) es la única alternativa viable.

PLÁSTICOS FABRICADOS con CO2

La empresa alemana Bayer, junto con RWE y científicos alemanes, han puesto en marcha un proyecto de colaboración (Dream Production) en la localidad de Chempark de Leverkusen, donde se provará un nuevo método de fabricación de plásticos con dióxido de carbono a escala técnica (preindustrial).

En esta planta se fabricará un producto químico al que se le añade CO2 y que posteriormente transforman en poliuretano, en forma de expumas flexibles y rígidas. De esta manera se retira CO2 de la atmósfera, utilizándolo como materia prima en sustitución del cada vez más escaso petróleo.

Con el nuevo método pretenden demostrar que el dioxido de carbono podría ser una fuente de carbono alternativa al petróleo. Además el poliuretano tiene por su propia naturaleza un positivo efecto sobre el cambio climático, ya que se utiliza habitualmente en el aislamiento térmico de edificios y otras estructuras. Solo en el aislamiento térmico de los edificios ya consigue ahorrar ¡70 veces! la energía utilizada para su fabricación.

Deseemos suerte a este original proyecto.

EL FRAUDE MINIEÓLICO

Ejemplo de integración de energía minieólica. ¡Más bello que práctico!

Sin duda hay algunas grandes verdades que son tan incómodas que a nadie gusta oír. Que los pequeños aerogeneradores diseñados para su uso domestico son un fraude desde el punto de vista medioambiental, es ese tipo de verdades que duele a los ecologistas, molesta a los fabricantes y enrojece a los propios consumidores. Los test realizados en Reino Unido y Holanda sobre estos aerogeneradores “de bolsillo” desaconsejan su compra.

Muchos pequeños aerogeneradores, a pesar de mostrar una bella y simbólica estampa en los tejados de las casas de los ecologistas, tienen un EROEI (energy returns on energy invested) negativo. Dicho en otras palabras, el tiempo necesario para amortizarlos supera con creces la vida media del aparato. Lo que significa que cuesta mucho más energía fabricarlo, transportarlo e instalarlo que la que se obtiene en toda su vida útil. ¡Son consumidores netos de energía!

Muchos ecologistas pregonan la necesidad de que cada hogar produzca su propia electricidad, en una imagen tan poética como poco práctica. El experto alemán en energía eólica Jaap Langenbach concluye tras los test, que un solo generador eólico de grandes dimensiones, con un diámetro de palas de 18 metros, puede abastecer a 42 hogares alemanes, y eso con un coste que sería solo un 17% superior al de juntar los costes individuales de adquisición de los pequeños aparatos. La diferencia viene ahora, pues el único aerogenerador es capaz de entregar ¡20 veces más electricidad!, lo que disminuye realmente el coste final del vatio en ocho veces.

Y esto me sirve para hacer hincapié en el tipo de pamplinas ecologistas que muchas veces nos llevan a pensar que las energías renovables son la solución ideal para todos los problemas energéticos. La energía renovable (excepto la hidroeléctrica) tiene una intensidad energética muy baja e inconstante, por lo que hace extraordinariamente difícil lograr un EROEI positivo y lo suficientemente amplio como para ser una tecnología energéticamente competitiva.

La propia industria del petróleo y del gas comienza a sufrir el problema que supone tener un EROEI bajo. Si nos fijamos en el petróleo lo veremos más claro. En la década de los sesenta se conseguían extraer más de cien barriles de petróleo por cada barril invertido en su extracción. En la actualidad la media se encuentra en torno a los 30 barriles por cada barril invertido en exploración, extracción y transporte. Con el gas natural pasa algo parecido, cada vez es más costoso conseguir nuevos pozos de gas y esto reportan menos energía neta (ver entrada sobre el gas de esquisto).

Pero si queremos observar un EROEI verdaderamente ruinoso solo tenemos que fijarnos en algunas tecnologías solares, como la fotovoltaica. Y eso contrasta abiertamente con los principios que llevan a vender la energía solar como la panacea. En cualquier folleto ecologista (bien informado) podríamos leer que la energía solar es la más abundante de todas las energías exentas de residuos de carbono. Una hora de sol sobre la Tierra contiene más energía (4,3 x 1.020 J) que la que consume la humanidad durante todo un año (4,1 x 1.020 J). A través de la fotosíntesis, ha abastecido a la Tierra durante millones de años, es responsable de nuestra atmósfera y de casi toda forma de vida (exceptuando algunas arqueobacterias). La captura energética que tiene lugar por las bacterias fotosintéticas y plantas corresponde a diez veces la cantidad de energía que usa la humanidad.

Todas esas son verdades incontestables pero, el rendimiento de la fotosíntesis (6-8%) es inferior al rendimiento de conversión en electricidad de la mayoría de células fotovoltaicas en uso. Las bacterias y plantas consiguen multiplicar por diez la cifra energética que utiliza la humanidad solo a base de tapizar literalmente todas las superficies del globo terráqueo. Por decirlo de manera gráfica, ¡hay bacterias hasta en la sopa! Pero con las células fotovoltaicas no podemos utilizar tanta superficie. Otro problema siempre presente es el del EROEI. Existen técnicas como los concentradores solares stirling que presumen de excelentes rendimientos que alcanzan el 28%, pero que en la práctica representan otro timo energético, pues estan construidos con multitud de tubos de acero y espejos curvos de difícil fabricación. Si queremos conseguir el acero para el armazón y el vidrio para los espejos, tenemos que irnos a una fundición, donde son necesarias altísimas temperaturas , y eso solo se consigue mediante la quema de toneladas de carbón, que emiten una considerable cantidad de dióxido de carbono a la atmósfera. Para conseguir la “limpia” energía solar, primero tenemos que emitir toneladas de dióxido carbono a la atmósfera, y quemar los combustibles fósiles que ironicamente pretendemos sustituir.

Concentrador solar stirling.

Insisto, muchas veces la energía invertida en su fabricación, transporte e instalación, apenas llega a ser sustituida por la producción a lo largo de toda la vida útil del aparato, lo que se muestra en el coste final del vatio. Para que la energía fotovoltaica llegara a ser competitiva en el futuro, aún tendría que reducir el coste de producción entre un 300 y un 1000 por ciento. Teniendo en cuenta que la energía fotovoltaica lleva más de 50 años desarrollándose, desde la primera célula desarrollada en 1954 por los laboratorios Bell, parece que el final del túnel nunca llega.

GAS de ESQUISTO

Los esquistos presentan minerales laminares

Desde su descubrimiento en 2008 el gas de esquisto es noticia en USA. A pesar de que se conocen sus posibilidades de explotación desde los años setenta, no ha sido hasta la reciente aparición de exitosas técnicas de extracción que se ha comenzado a explotar masivamente. Algunos optimistas, incluso hablaban de ¡100 años de reservas de gas de esquisto! Y eso ocurría en un momento crucial en el que las reservas de gas norteamericanas se encontraban en sus niveles más bajos en décadas.

Con el aumento de reservas que supone el gas de esquisto, se llegó a pensar incluso que sería la fuente energética dominante del siglo XXI. El gas natural tiene una combustión relativamente limpia, con la menor generación de gases de efecto invernadero de todos los combustibles fósiles, y con precios más económicos que el petróleo. Pero, pese al bombo y platillo que se le ha dado al espectacular incremente de reservas, ahora parece que el gas de esquisto no va a ser tan determinante en la política energética nacional como se pensaba. Ya no se cree que este gas vaya a ser la solución para todos los problemas, desde la dependencia del petróleo hasta el cambio climático.

Los geólogos pertenecientes al Geológical Survey de Canadá han elaborado un informe para el Post Carbon Institute respondiendo a la pregunta incial: “Will Natural Gas Fuel American in the 21st Century?” En el informe se limitan a estudiar la situación de las reservas de gas en los Estados Unidos, pero siendo este país el que presenta técnicas más avanzadas de extracción, sus resultados pueden extrapolarse para definir el futuro del gas natural en el resto del mundo.



Diferentes métodos de extracción del gas.

 El problema central reside en los altos costes de extracción de este gas (no convencional). Los múltiples pozos laterales que hay que perforar para su extracción son muy costosos, y por regla general solo se obtiene una cantidad apreciable de gas durante los primeros meses de explotación, para después pasar a unas tasas de extracción mínimas. La tasa de producción cae en picado del 65 al 80% al cabo de un año, y aún más, tras el segundo año de explotación, aunque luego continua estable durante años (a tasas mínimas). Tan escasa producción sostenible por pozo lleva a imponer los costes económicos sobre cualquier otra consideración técnica o geológica. A menos que los precios del gas natural se mantengan sostenidamente altos, los pozos son abandonados tras el primer año de extracción. De ahí que las reservas reales de gas de esquisto varíen tanto en función del precio de mercado que se considere. Según las estimaciones, con el gas de esquisto se comienza a tener beneficios a partir de $4 mcf (mil pies cúbicos), pero los pozos más complicados solo son rentables por encima de $7 o incluso $11.50 mcf. Eso significa que acceder a las grandes reservas de gas de esquisto con las que cuenta Estados Unidos no es nada barato. El gas se convertiría en un recurso extremadamente caro, como ocurre en la actualidad con el petróleo.




Reservas mundiales de gas de esquisto.

 Previsiones del (EIA) Energy Information Administration (que suelen ser bastante optimistas), sugieren que la producción de gas de esquisto solo contribuirá modestamente a la producción total de gas en los USA hasta el año 2035. Especialmente porque las fuentes convencionales de gas, presentaran un grave declive en ese mismo periodo, un 29% para el gas natural, y un 4% para el metano ligado a capas de carbón. Esto implica que el gas natural, junto con la apreciable contribución del gas de esquisto, seguirá manteniendo su proporción actual dentro del mix energético norteamericano.

En conclusión, el informe desestima un futuro incremento en los usos del gas natural, desmintiendo a su vez, que sea capaz de sustituir otras fuentes energéticas más contaminantes o escasas, como el carbón en la generación eléctrica, o el petróleo en el transporte.
Más información aquí.

PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO

Central termosolar española PS.10

Hemos visto en anteriores entradas que el hidrógeno se convertirá en la principal forma de transportar energía para lograr la necesaria electrificación del transporte. Pero el hidrógeno no es una fuente de energía, su función es servir de vector energético. De ahí se deduce que el hidrógeno será tan respetuoso con el medio ambiente como lo sea la fuente energética utilizada para su obtención.

Métodos de obtención:

1. Reformado de gas natural con vapor de agua: El hidrógeno se produce en la actualidad casi en su totalidad del gas natural, porque es la forma más económica de fabricarlo, simplemente hay que romper los enlaces de la molécula de metano (CH4) y convertirlo en CO2 y H2 en dos etapas. La primera es la transformación en una mezcla de CO y H2 (gas de síntesis), y la posterior converisión de monóxido a dióxido, aumentando la producción de hidrógeno mediante la reacción de gas de agua
 (CO + H2O =>CO2 + H2). La transformación tiene lugar a elevada presión y temperatura lo que tiene su coste energético. La eficacia global de conversión es del 65%. Este metodo también se puede emplear con las facciones ligeras del petróleo o alcoholes, auqnue aumentado la emisión de CO2 a la atmósfera. En la actualidad el 99% del hidrógeno se produce industrialmente siguiendo los metodos 1 y 2.

2. Gasificación del carbón y facciones pesadas del petróleo: La obtención desde el carbón sería la opción más deseada por los norteamericanos que son la primera potencia mundial en producción y reservas de carbón. Aunque sin duda es la opción ¡menos ecológica! Para lograrlo primero habría que regasificar el carbón. Es decir la obtención de metano mediante la aplicación de calor y vapor de agua (carbón+vapor de agua= metano). Una vez obtenido el metano se sigue el procedimiento que ya expusimos (metano= carbón + hidrógeno). Las reacciones principales son la pirólisis y la oxidación parcial. Este tipo de reacciones tambien son aplicables a la biomasa con lo que las emisiones totales de CO2 se compensan.

3. Procesos termoquímicos: Se basan en la utilización del calor para provocar la disociación del agua en hidrógeno y oxígeno. Aunque un tratamiento purametne térmico resulta inviable pues se necesitan alcanzar temperaturas proximas a los 3000ºC. De todos modos, si queremos evitar el cambio climático y la excesiva dependencia de los combustibles fósiles, tenemos que encontrar un modo alternativo de producción. Las centrales nucleares de IV Generación serán una buena opción ya que al funcionar a temperaturas elevadas (superiores a los 900ºC) facilitan la producción mediante ciclos de reacciones químicas:

Métodos de producción de H2 en centrales nucleares de alta temperatura:

• Sulfur-Iodine, GA, JAERI, Sandia and others
–850oC 2 H2SO4-> 2 SO2 + 2 H2O + O2
–450oC 2 HI-> I2 + H2
–120oC I2 + SO2 + 2 H2O-> 2 HI + H2SO4
Se trata de un proceso cíclico en el que el ácido sulfúrico y el yodo hacen de cataliza- dores, y no se consumen. En el ciclo sólo entra agua y energía y sale hidrógeno y oxígeno.

• UT-3, University of Tokyo
–600oC 2Br2 + 2CaO-> 2CaBr2 + O2
–600oC 3FeBr2 + 4H2O-> Fe3O4 + 6HBr + H2
–750oC CaBr2 + H2O-> CaO + 2HBr
–300oC Fe3O4 + 8HBr-> Br2 + 3FeBr2 + 4H2O
Otro ciclo, semejante al anterior pero utilizando como catalizadores el óxido férrico, la cal y el bromo. Su ventaja sobre el anterior es que puede realizarse con una temperatura más baja, 750 ºC.

Pero las nucleares se enfrentan a muchos problemas y entre ellos, el principal, la aceptación pública.

4. Electrolísis a partir de energías renovables (hidráulica, eólica, fotovoltaica, geotérmica, solar térmica). Es la opción con mejor opinión pública pero con los costes de explotación más caros, tanto que la hace prácticamente inviable. En todos los casos lo que se utiliza es la electricidad obtenida para producir el hidrógeno directamente del agua mediante electrolísis. El rendimiento es muy elevado 65-85% y el hidrógeno así obtenido se encuentra libre de CO2 y de otros gases contaminantes. El problema de la electrolísis es que es muy intensiva energéticamente hablando y necesita de carísimos catalizadores como el platino. Ello subiría el coste del kg de hidrógeno a unos niveles que lo hacen prácticamente inviable desde el punto de vista económico.

Sin embargo entre las energías renovables existe una excepción, la solar térmica de concentración alcanza también temperaturas muy elevadas (semejantes a las de las centrales nucleares de nueva generación), por lo que podrían ser una opción a tener en cuenta. Con una central solar térmica se pueden obtener 175 GWh/km2 al año, con un rendimiento apreciable que se sitúa entre un 20% y un 30%. Eso supone que con una superficie de unos 600.000 km2 se podría generar el hidrógeno necesario para reemplazar al petroleo en el transporte mundial.

Pero hay que tener en cuenta que esa superficie equivale a la extensión de toda la península Ibérica, y que las plantas habría que instalarlas en lugares desérticos conformados por amplias llanuras (de escasa pendiente), para conseguir que fueran rentables. Con el método solar gran parte de nuestro suministro energético seguiría dependiendo de países extranjeros no necesariamente estables o amistosos.

5. Fotoprocesos: Conjuntod de procesos que tiene en común la radiación solar para producir hidrógeno a partir de agua o de biomasa. Las técnicas fotovoltáicas se basan en el ciclo de la fotosíntesis de las plantas, algunas bacterias y algas. El problema que plantean estos métodos son los mismos que tubo que resolver la naturaleza en su momento. La mayor parte de las enzimas capaces de catalizar la disociación del agua se inhiben en presencia de O2. Todos los fotoprocesos, tanto los de origen bioquímico como los fotovoltáicos presentan eficiencias muy bajas, inferiores al 15%.

MERKEL O LA DEMAGOGIA ECOLOGISTA

 

CENTRALES TÉRMICAS DE CARBÓN JUNTO A LAS CIUDADES CHINAS

  En estos primeros post pretendo abrir el debate sobre la gran cantidad de falacias y engaños del ecologismo fácil, aquel que parece diseñado para engatusar a los ciudadanos. Que los vendedores de placas fotovoltaicas traten de llevarnos al "huerto" solar en una especie de mercadillo marroquí de alfombras no es nada criticable, al fin y al cabo, ellos también tienen que comer. Pero que los presidentes de los gobiernos más poderosos de la tierra como Angela Merkel se engañen, a sí mismos y a los ciudadanos, en un intento de conseguir el voto fácil, me parece lamentable.

Los partidos verdes alemanes son actualmente los más poderosos del mundo, tanto por el nivel de respaldo ciudadano, como por sus capacidad económica. Sabedora de esto, Merkel ha caído en la trampa de utilizar el desastre de Fukushima para volver a detener el tímido resurgir de la energía nuclear en su país. De poco le ha servido en términos electorales. Sin embargo, las consecuencias energéticas ya las están sufriendo todos los alemanes. Tras el cierre temporal de 7 de los 17 reactores nucleares con los que cuenta Alemania, ahora necesita importar electricidad a razón de 50 gigavatios/hora. Además esto ha influido en los precios de la cesta energética en su país que ha subido nada menos que un 12% en un abrir y cerrar de ojos. Por primera vez, la poderosa industria alemana deja de ser exportadora de electricidad y necesita importarla de fuera. ¿Y de dónde la importan? No se lo van a creer: ¡de Francia, la mayor operadora de energía nuclear de Europa! A este tipo de ironías del destino es a las que nos conducen las demagogias ecologistas.

Mientras los políticos no se atrevan a enseñar a la sociedad los verdaderos pros y contras de cada alternativa energética, seguiremos viviendo en el mundo de Alicia en el país de las maravillas, un mundo de mentiras en el que los ecologistas tratan de vendernos una utopía técnica y económicamente irrealizable. Claro que también cabe dentro de lo posible que los propios políticos no sepan ni jota de energía, lo que no sería de extrañar pues ya han demostrado sobradamente que tampoco saben ni jota de economía.

Como contrapartida a Merkel, cabe citar la opción americana de un Obama que parece muy bien asesorado en política energética y sobre la crisis que se nos avecina en los próximos 20 años. Inteligentemente, pues no cabe otro adjetivo para este “zorro viejo”, ha compartido públicamente las estadísticas de muertes por polución ambiental derivadas del uso de centrales térmicas de carbón (las más contaminantes de todas). Según la Agencia de Protección Medioambiental (EPA, por sus siglas en inglés), la instalación de nuevas chimeneas con tecnologías limpias para las 400 centrales térmicas de carbón que hay en USA, reduciría en un 91% la emisión de mercurio (un veneno para el sistema nervioso) y otros contaminantes (como los que causan la lluvia ácida), lo cual salvará 17.000 vidas americanas cada año. Añada a continuación el coste derivado de implantar esta nueva tecnología en las viejas centrales (7.000 millones de euros) y lo relaciona con el ahorro en las empresas aseguradoras y en la sanidad estatal. Para terminar finalmente diciéndoles a los americanos que la factura de la electricidad les subirá de tres a cuatro dólares mensuales.

Que les está diciendo subliminalmente a sus ciudadanos. La energía eléctrica actual se produce con tecnologías anticuadas que causan miles de muertes silenciosas entre la población (aunque los medios de comunicación no se hagan eco). El actualizar estas centrales les va a costar mucho dinero, pero a cambio habrá beneficios para la salud pública y el medio ambiente. A renglón seguido, defiende una política de instalación de nueva capacidad eléctrica basada en fuentes limpias para la atmósfera entre las que incluye la energía nuclear, la eólica, solar, geotérmica, hidráulica, etc.

¡Merkel y Obama, dos formas opuestas de hacer política!