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.

PARÓN EÓLICO EN USA

A este tipo de noticias es a lo que me refería en anteriores post sobre los límites de la energías renovables...



Presa Hoover del Gran Cañón del Colorado



La empresa norteamericana de suministro eléctrico Pácific Northwest va a prescindir de la energía eólica debido a que cuentan con un exceso de energía procedente de las presas hidroeléctricas. Una cálida y húmeda primavera ha supuesto una de las  mayores precipitaciones nunca antes vista en la cabecera del río Columbia.

La necesidad de bajar los niveles de las represas ha supuesto que en la actualidad hay un exceso de suministro eléctrico, para compensarlo se ha procedido a desconectar los generadores eólicos de la red. En palabras de la compañía, "se han visto obligados a parar los aerogeneradores de los estados de Washington y Oregón debido a la falta de capacidad de la red eléctrica norteamericana para transportar el aumento de potencia".

 Los límites de las energías renovables son más difíciles de superar de lo que uno podría pensar a priori. Los Estados Unidos carecen de una red eléctrica moderna e inteligente como la española. De hecho ya han establecido contacto con nuestra industria para poner al día su red. Sin embargo, la energía eólica, con su baja calidad, siempre saldrá perdiendo cuando entre en competencia con otras fuentes energéticas. Los responsables del suministro eléctrico estuvieron barajando la posibilidad de parar diversos tipos de centrales, las térmicas de carbón, las centrales de gas natural o las nucleares, pero al final determinaron que lo menos dañino era desconectar los aerogeneradores.

Cuando la energía renovable irrumpe de forma repentina en cantidades insospechas causa más problemas de suministro que los que elimina. Las energías renovables solo serán un alternativa con pleno potencial de desarrollo y horizontes despejados, cuando se consiga una forma económica y eficiente de almacenar cantidades ingentes de electricidad.

CUESTIÓN DE MAGNITUDES

Átomo de Uranio

Si los historiadores han definido a las diferentes etapas de la evolución social por los materiales que se utilizaban: Edad de piedra, Edad del cobre, Edad del Bronce, Edad del Hierro. Este momento histórico en el que nos encontramos, podría definirse perfectamente como la Edad de los Hidrocarburos o si lo prefieren, el Oleoceno. Y es que todo en la actualidad sale de algún derivado del petróleo y es transportado hasta nuestras manos gracias a él.

¿Qué hizo la economía mundial para defenderse del fuerte incremento de los precios del petróleo de los años 70? Los políticos lo vieron claro, había que diversificar las fuentes de obtención de energía, para disminuir los riesgos de recesión en la economía. De este modo empezaron a florecer en aquella época las centrales nucleares, las centrales térmicas de carbón y las de gas, así como el inicio de las energías renovables, con aumento de las centrales hidroeléctricas y el estudio de las demás renovables como alternativa. La idea de la diversificación era clara, la energía en forma de electricidad que consume la sociedad actual es tan importante que no puede depender de las fluctuaciones en el mercado de petróleo. Gracias a esa estrategia, la cantidad de petróleo que se consume para obtener electricidad es mínima.

Pero si la generación eléctrica esta relativamente a salvo del petróleo, los medios de transporte actuales son totalmente dependientes del oro negro, y eso lo convierte en un factor clave para mantener el comercio y por extensión, a la economía mundial. Cuando defiendo la necesidad de seguir invirtiendo en nuevas centrales nucleares no me baso en su utilidad para producir electricidad, sino en la cada vez más acuciante necesidad de producir hidrógeno a precios económicamente competitivos.

La sociedad actual es una auténtica adicta a la energía y la posibilidad de desengancharnos de ella es impensable. En la actualidad el 35% de la energía primaria que consumimos proviene del petróleo y el 79,5% del total lo conforman combustibles fósiles. Si nos ceñimos a los medios de transporte, la dependencia del petróleo es casi del 100%.

¿De dónde vamos a sacar la energía para compensar ese 79.5% de combustibles fósiles? Si ven el gráfico sectorial del 2010  comprobarán como en el caso español, (que somos uno de los países más avanzados en energía renovables), ya hemos conseguido depender "solo" en un 75.5% de los combustibles fósiles. Y eso lo hemos logrado tras más de treinta años invirtiendo en energías renovables y a costa de aumentar considerablemente la factura de la electricidad debido a las subvenciones a las energías renovables.

Comprueben en ese mismo gráfico la contribución de la energía eólica con miles de aerogeneradores en funcionamiento, o la contribución actual de la energía nuclear, con solo 6 centrales y tras más de 23 años sin construir nueva capacidad. Como dije en el título, es una ¡cuestión de magnitudes!

LOS LÍMITES RENOVABLES II

La labor de gestión de REE (Red Eléctrica de España) la pueden comprobar en los gráficos en tiempo real que aparece en su web. Pero incluso con un gran número de megavatios eólicos instalados dispersos por tada la geografía de un país, puede aparecer en un momento dado una baja (¡o nula!) producción eólica. En tales casos se hace necesario contar con centrales de gas natural o de carbón que sean capaces de cubrir toda la demanda. Imagínense el despilfarro económico que supone tener multiplicada por varias veces la capacidad de generación eléctrica. Tenemos que tener centrales de gas y de carbón que adapten su generación eléctrica en función de la producción de energía eólica. Para este fin no podemos contar con las poco flexibles centrales nucleares, porque su funcionamiento es mucho más constante y estable. Las nucleares producen prácticamente la misma electricidad de día o de noche los 365 días del año.

Por eso las centrales nucleares son utilizadas para crear un suelo, una base de producción eléctrica siempre estable. A partir de ahí, las restantes fuentes variables se utilizan para cubrir la diferencia. Lo ideal en la producción eléctrica de un país es que esa base fuese lo más cercana posible al mínimo de su consumo, pues así las restantes fuentes energéticas solo tendrían que cubrir las variaciones naturales que se producen entre los consumos diurnos y nocturnos, días laborables - días festivos, invierno-verano, etc. Si nos fijamos en el modelo francés, ellos producen el 85% de su electricidad mediante centrales nucleares y el resto mediante otras fuentes. Así podemos comprender que en Francia  la energía eólica apenas tenga espacio donde crecer.

 Una vez solventado el primer obstáculo del azar, el que la electricidad de origen eólico sea cero en un momento dado, surge un segundo obstáculo del mismo calibre pero de orden contario. Si cada vez contamos con un mayor número de megavatios instalados nos encontramos con la tesitura de que en épocas fuertemente ciclónicas la producción de origen eólico supera a la oferta, y como no podemos apagar todas las centrales de generación, la única opción es desconectar de la red a los aerogeneradores sobrantes. Una vez más incurrimos en un disparate económico pues, si un aerogenerador tiene una factor de carga (el tiempo medio de generación) que rara vez alcanza el 28% (funciona solo una de cada cuatro horas), cuanto más aerogeneradores instalemos más probabilidad hay de que sobrepasemos los límites de generación y le toque permanecer apagado, disminuyendo su factor de carga teórico.

Es un problema verdaderamente peliagudo, pues las empresas que instalan los aerogeneradores hacen sus cálculos de rentabilidad basados en el factor de carga relativo a la zona donde se ha instalado, pero no pueden tener en cuenta factores azarosos como el número de días al año que permanecerán desconectados de la red por exceso de capacidad. Sin duda hay que buscar una solución a ese problema si queremos seguir aumentando nuestra capacidad de generación eólica. La única solución pasa por el almacenamiento de electricidad. Pero si recuerdan lo que comente en el post sobre los vehículos eléctricos, el gran reto tecnológico de nuestros días es conseguir un método eficaz de almacenera electricidad. Los métodos actuales son tremendamente caros e ineficaces, lo cual aumentaría considerablemente el precio de la electricidad generada mediante energía eólica.

Entre los métodos de almacenamiento que se utilizan actualmente se encuentra la subida de agua mediante bombas a las presas hidroeléctricas. De este modo la energía queda almacenada para su futura utilización por la presa. Esto método se ha demostrado rentable económicamente, pero hay muy pocas localizaciones donde se pueda implantar. El otro método son las baterías amóviles, como las baterías de flujo de la compañía Vancouver (VBR). Consisten en dos depósitos con miles de litros de electrolitos (uno positivo y otro negativo) cuando se ponen en contacto a través de una membrana se produce la corriente eléctrica. Su rendimiento aproximado es del 65%, lo  que quiere decir que se pierde un 35% de la energía de origen eólico. Su gran ventaja es que puede almacenar energía del orden del megavatio-hora, pero el precio de almacenar cada Kwh ronda 400-500 euros. Eso elevaría el precio de la electricidad de origen eólico (actualmente situada entre 0,48 y 0,67 euros el kWh) en un 50%. Las células de combustible de hidrógeno, ya comentadas en otro post, también podrían ser útiles pero su rendimiento total sería inferior al 50%. La única alternativa viable, por el momento, es exportar electricidad de origen no contaminante a otros países conectados a nuestra red. Aunque eso también tiene sus propias limitaciones.

LOS LÍMITES RENOVABLES I

La energías renovables son limpias, no contaminan, son seguras, no producen accidentes mortales (aunque esto hay que matizarlo como expuse con un ejemplo en el post de Fukushima) y sobre todas las ventajas, son renovables (mientras haya Sol podremos contar con ellas). Entonces, ante tantas ventajas, ¿por qué no se implantan de forma masiva? ¿dónde está el pero? Muchos aducen causas conspiratorias de megacompañías energéticas o lo achacan a oscuros intereses políticos y económicos. Pero la realidad es más simple, no se implantan de forma masiva porque adolecen de enormes limitaciones.

Su fuente en todos los casos (menos la geotérmica), procede de la energía que nos llega del Sol. El astro rey calienta la atmósfera terrestre creando los ciclones que nosotros aprovechamos mediante los generadores eólicos. A su vez, los ciclones, mueven las olas que aprovechamos mediante los generadores mareomotrices. O bien el sol calienta el agua del mar, que se evapora y crea nubes que descargan sobre nuestros embalses hidroeléctricos. También podemos utilizar la radiación solar directamente mediante espejos, o células fotovoltaicas.  Incluso las energías no renovables como el gas natural, el carbón y el petróleo, provienen de la captación de la energía solar que hizo la vegetación en el pasado. Podríamos considerarlas como energía solar fosilizada.

Si exceptuamos la energía hidráulica, todas las restantes son de una intensidad energética muy baja. Eso quiere decir que tenemos que construir grandes dispositivos, muy complejos y caros para beneficiarnos de esas fuentes energéticas. Podemos definir la tasa de retorno energético o (E.R.O.E.I) como la cantidad de energía neta que obtenemos en relación a la energía invertida en su explotación. Este principio es muy importante y volveré a mencionarlo en futuros post. El problema de la mayoría de energías renovables es que necesitamos invertir mucha energía para obtener muy poca energía neta. Por ello su calidad de explotación es muy baja y la producción de electricidad resulta sumamente cara. Y, por esa misma razón, los ciudadanos que nos negamos a pagar por la electricidad tres o cuatro veces más de lo que ya pagamos, impedimos indirectamente su implantación.

Fijémonos en el ejemplo de la energía eólica. En su caso la energía no se encuentra disponible cuando uno lo desea, sino cuando las condiciones meteorológicas son propicias. Puede darse el caso de que cuando más electricidad demanda el país no hagan ninguna aportación, o que cuando la demanda de electricidad es baja nos encontremos con un exceso de energía en la red. El primer problema se resuelve extendiendo geográficamente la red, e instalando muchos más megavatios de los necesarios. De este modo nos aseguramos un suministro de energía de origen eólico más o menos estable. Pero con ello también hemos incurrido en un considerable incremento del coste económico de explotación, pues necesitamos tener muchos más generadores de los inicialmente necesarios y una red eléctrica compleja e inteligente.


La red eléctrica nos la podemos imaginar como una red de tuberías de agua. La red debe mantener en todo momento la presión del agua en su interior, o de lo contrario, cuando alguien abra el grifo se encontrará sin agua. El único modo de que eso no ocurra es comprobar constantemente cual es la demanda de grifos abiertos y ajustar en consecuencia el caudal de agua que inyectamos en la red. Si nos quedamos escasos habrá problemas de suministro, y si nos pasamos provocaremos la rotura de la red y un gran apagón. Se pueden imaginar el rompecabezas que supone para Red Eléctrica de España conjugar la demanda energética nacional con un suministro volátil de energía que sopla más o menos, unas veces por aquí y otras por allá. España, junto con Dinamarca son dos de los pocos países que han logrado solventar ese problema mediante una red eléctrica inteligente.

Continuara…