jueves, 13 de febrero de 2014

¿Puede la fotovoltaica sustituir a los combustibles fosiles? 1º La boca del Cocodrilo

El  problema al que nos enfrentamos es que la producción de combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón) decaerá en un futuro al tiempo que su demanda aumenta, produciéndose una creciente brecha entre lo que podemos consumir y lo que nos gustaría consumir. Por la forma que adoptan las curvas de producción y demanda se las ha denominado "boca de cocodrilo"

Entiendo que la fotovoltaica sera capaz de sustituir a los combustibles fosiles, en la medida que sea capaz de cubrir esta brecha creciente. O dicho de otra forma, la cuestión es si el sol puede llenar la boca del hambriento cocodrilo.

Producción
¿De que cantidad de combustibles fósiles podremos disponer en el futuro?
Esta es una cuestión muy difícil pero afortunadamente los científicos de ASPO llevan muchos años intentando responder a esta cuestión. El problema es que ahora tenemos decenas de respuestas distintas  y es fácil perderse entre tantos modelos y estimaciones diferentes. Como por ejemplo:



No pretendo analizar ni evaluar en detalle todos estos modelos, sino obtener una aproximación de como puede evolucionar la oferta en el futuro.Por eso modelare la oferta de manera muy simple. Supondré que oferta crece de manera constante, hasta alcanzar el cenit, y luego decrece de manera constante. De esta manera solo utilizo 3 parametros: Crecimiento, Fecha cenit, decrecimiento. Como lo aplico a 3 combustibles fosiles(petróleo, carbón y gas) tengo 9 parámetros.

Para ajustarlo a un modelo concreto, he tomado como referencia los datos de Jean Laherrere.


Hay dos motivos por lo que he elegido este autor:
1)  No solo hace estimaciones para el petroleo sino también para el carbón y el gas.
2)  Sus estimaciones se ajustan a mis ideas preconcebidas e infundadas, sobre como va a evolucionar la produccion de combustibles fósiles.


Los parametros que he utilizado para modelar la oferta son.


Y se ajusta relativamente bien a los valores estimados por Laherrere. Para comprobarlo he recurrido al "sofisticado" método de superponer las gráficas.



De esta forma,  tan simple obtengo que una estimación de cual va a ser la cantidad de combustibles fosiles disponible en el futuro. He limitado las estimaciones hasta el 2064.

Estimación de la oferta de combustibles fósiles
 Resulta muy  fácil sustituir estos parámetros para analizar escenarios mas optimistas o mas pesimistas.
 

Demanda
La mandíbula superior del cocodrilo, es decir la curva de la demanda  no constreñida, resulta mas difícil de estimar y ademas tienen un mayor peso.
En un principio podríamos suponer que el crecimiento se mantiene constante. Pero eso no lleva mas tarde o mas temprano a valores irreales. El crecimiento de la demanda puede deberse a dos factores:
1) Crecimiento de la población
2) Crecimiento del consumo per capita

Y no es realista suponer que estos factores vayan a crecer ilimitadamente. La mayor parte de los modelos demográficos estiman que la población mundial tendera a estabilizarse entorno a los 10.000Millones de habitantes. Hans Rosling: Global population growth

El consumo de energia per capita, también parece saturarse al llegar a ciertos valores. En los EEUU, Alemania o el Reino Unido el consumo per capita de energia permanece constante desde los años 70. 



 Jean Laherrere, estima que el consumo per capita de energia subira hasta 2 toe para luego descender hasta 1,7toe.  Lo que es aproximadamente el consumo actual de China.

 
Para modelarlo,  he introducido  un factor que reduce la tasa de crecimiento de la demanda a lo largo del tiempo.  De esta forma utilizo 4 parámetros por combustible fósil para determinar la oferta y la demanda.

Las curvas cocodrilo  así obtenidas son:
"Bocas de cocodrilo" para los diferentes combustibles fósiles. La linea continua es la producción histórica y estimada, y la linea puntuada es la estimación de la demanda sin constreñir.
En la siguiente gráfica se muestra los déficit energético que habría que suplir con la energía fotovoltaica. Es una cantidad enorme, en 50años se deben alcanzar las 8000Mtep. Que es aproximadamente el doble de todo el petróleo que se esta consumiendo en la actualidad, y que llevo mas de un siglo alcanzar la producción.


Para darse cuenta de la enorme cantidad de energía que esto representa,  hay que compararlo con algunos consumos de energía del 2011.


Todo el petróleo consumido en el transporte, son 2267Mtep. Todos los combustibles fosiles quemados en todas las centrales térmicas del mundo, no superan los 4000Mtep. 
 
La boca de cocodrilo es inmensa y llenarla supone un reto impresionante. Tanto que parece completamente imposible que la  fotovoltaica pueda llegar a sustituir a estos combustibles, pero como ya dije en la introducción si lo es.

En el siguiente capitulo analizare la evolución de la generación fotovoltaica.

5 comentarios:

Jesús N. dijo...

“El problema al que nos enfrentamos es que la producción de combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón) decaerá en un futuro al tiempo que su demanda aumenta”

¿Por qué debería aumentar su demanda? Fíjate que la gráfica dice “unconstrained demand”, es decir, es una abstracción, una simple proyección lineal del pasado. Al contrario, yo preveo que la demanda de combustibles no sólo no subirá, sino que bajará, por una razón muy sencilla, la demanda no puede subir sin oferta. Sin oro no hay demanda de oro. Sin petróleo no hay demanda de petróleo. El número de coches se reducirá, y los que se mantengan se utilizarán menos. Se utilizará más la bicicleta y el transporte colectivo, se volará menos, se conducirá de forma más eficiente y se harán infraestructuras de transporte no dependientes del petróleo, se cultivará con menos fertilizantes, etc.

Respecto a que la fotovoltaica pueda sustituir a los combustibles, no tengo ni idea de si esto es posible, así que te agradezco el análisis, que por cierto me parece bien planteado (curioso que digas que la TRE no vale para nada para luego incluirla en el análisis). Yo por mi parte, deseo que NO sea posible, y así, en vez de dedicarnos a construir cacharros, podamos liberar a la gente, mandar a freír espárragos esta sociedad esclavista y hacer una que para la integración social no dependa del crecimiento económico, y en el que las conductas de las personas sean en mucha mayor medida autodeterminadas.

Evidentemente mi deseo no tiene porque coincidir con la realidad. Pero no está de más recordar que la cuestión de la energía no es el único problema ecológico que afronta la humanidad. Incluso con energía, la cuestión de la alimentación no está clara, dado que los fosfatos y los océanos también parecen estar llegando a su límite. Por no hablar de la atmósfera (cambio climático), o el uso del agua (estamos tirando de acuíferos que no damos tiempo a regenerar, y en muchos casos se destruyen), o ciertos servicios que ofrece el medioambiente (como la polinización, el control de la erosión) que estamos degradando o destruyendo.

Por cierto, entiendo que toe es tep en ingles ¿no? En mi opinión deberías indicarlo, y añadir una leyenda a esa gráfica, que no está muy clara.

Saludos,

Alb dijo...

Precisamente lo que pretendo responder es a la cuestión de si la fotovoltaica puede suplir el hueco entre la demanda no cohibida y la oferta.

"curioso que digas que la TRE no vale para nada para luego incluirla en el análisis"

Mas bien es al revés. Digo que no vale para nada, después de realizar el análisis. Los resultados que he obtenido son practicamente independiente de la TRE.

No entiendo como NO tener energia podría ser la solución a nuestros problemas.

Jesús N. dijo...

Y lo que yo había respondido es que la demanda no cohibida no existe, es una simple extrapolación de tendencias pasadas.

La respuesta a tu pregunta es sencilla, la falta de energía debe implicar necesariamente cambios sociales, es decir, se abre la puerta a una nueva sociedad, y en ella existe la posibilidad de que seamos libres. Los riesgos son también altos, pero merecen la pena.

Otra cuestión misteriosa es como es posible que la Unión Europea establezca la obligatoriedad de determinar la huella ambiental de producto y organización

http://www.comunidadism.es/blogs/%c2%bfque-es-la-huella-ambiental-de-la-union-europea?utm_source=Comunidad+ISM&utm_campaign=e6c4234cd0-Newsletter_Comunidad_ISM_Diciembre_2&utm_medium=email&utm_term=0_a05b89d542-e6c4234cd0-303131949

determinar eso requiere el análisis del ciclo de vida, pero al parecer ya hay un marco legal que te está dando un marco para determinarlo, y programas de cálculo que te permiten ahorrar bastante tiempo de trabajo en su determinación. Una vez conocido el ciclo de vida y sus impactos, no debería ser tan difícil determinar la energía empleada en construir un panel, o un aerogenerador, por ejemplo.

saludos

Camino a Gaia dijo...

Creo que hay cuestiones fundamentales como la exclusión social y las desigualdades sociales que determinan la demanda y que pueden llevar a la interpretación eufemística del pico de producción de combustibles fósiles como pico de la demanda. Pero en lo fundamental, no creo posible llenar la boca del cocodrilo cuando la agricultura industrial moderna depende tanto de los combustibles fósiles y tiene balances energéticos muy deficitarios. Lo primero es lo primero, y si no podemos garantizar la producción de alimentos difícil será garantizar cualquiera otra cosa.
Un saludo

Albert dijo...

Hola Alb, ¿has visto esto?
http://www.businessinsider.com/solar-price-terrordome-chart-2014-4
Saludos