El mundo no depende de los fósiles. Se lo explico a quienes todavía no lo saben

Resucito mi viejo blog para responder al ultimo articulo de quark

El mundo depende absolutamente de los combustibles fósiles y muchos todavía no lo saben.

Me resulta sorprendente que después de tantas charlas siga mostrando un desconocimiento tan abrumador sobre la dependencia de los combustibles fósiles en la era moderna.

El se basa en un articulo y un libro del profesor Vaclav Smil. Para hacer frente a tales argumentos yo cuento con una evidencia muy mas solida y definitiva. Mi botella de agua de la patrulla canina.

Puede parecer una broma, pero esta pequeña botella desmonta todos los sesudos argumentos de Vaclac Smil. 

Y es que esta botella de 33cl, con tapón sport y etiqueta con hueco para personalizarla,... esta hecha con  Tereftalato de polietileno o PET, un compuesto químico obtenido a partir de petróleo.

En el mundo se están consumiendo la increíble cifra de 600.000.000.000 de botellas para agua de PET.

Es decir unas 75 botellas por cada uno de los habitantes de planeta, cada año. Por lo tanto la humanidad "depende" de estas botellas de agua para hidratarse.

Estas botellas se fabrican con 25Millones de toneladas de PET, para lo que se requerirá otro tanto de petróleo. 

Como el petróleo se va a acabar,  moriremos de  deshidratados. Esto es inevitable, ya que el PET "depende absolutamente" del petróleo. ¿No es así?

Que ahora estemos haciendo las cosas de una forma, no significa que no se puedan hacer de manera diferente.

Que actualmente estemos bebiendo agua en botellas  hechas con petróleo, no significa que no se pueda beber de otra manera y que por lo tanto nuestra hidratación DEPENDA del petróleo.

Ahora estamos usando petróleo en eso, porque disponemos de petróleo. Pero en un futuro donde no haya petróleo, sea escaso o caro, no se usara petróleo para beber agua. Hay un montón de alternativas tecnológicas.

Por un lado es posible producir PET a partir de energías renovables como la eólica o la fotovoltaica. No es imprescindible el petróleo, se puede obtener a partir de cualquier fuente de energía.  Y seguir fabricando 600Billones de botellas anuales. 

Pero obviamente, producir PET renovable no es la única alternativa, ni siquiera la mejor. Hay muchas otras alternativas tecnológicas.

No se lo que ocurrirá en el futuro se vuelva al botijo y a los aguadores, se beba agua del grifo y de fuentes, se desarrollen otros envases diferentes o nos de por beber agua chupando los tubos de escape de los coches de hidrogeno.

Pero lo que si se es que no es imprescindible que nos hidratemos bebiendo de botellas de PET hechas con petróleo, aunque ahora sea lo que estemos haciendo.

Utilizar algo no significa depender de ese algo que sea imprescindible o que no haya una alternativa.

Ahora estamos usando fósiles para producir amoniaco, cemento, acero y plásticos. Los usamos porque en las circunstancias actuales son adecuados, no porque sean imprescindibles o porque no se pueda usar otra cosa.

Se puede producir cemento, amoniaco, acero y plásticos, a partir de fuentes de energía renovable. Los fósiles no son mágicos o imprescindibles,  solo que eran abundantes, fáciles de usar y les teníamos a mano.

Pero además hay otras alternativas a estos productos.  No es imprescindible el Cemento y el Hormigón. Hay otras técnicas de construcción:

 Por ejemplo  se puede construir con tierra

 Esta es una piscina cubierta en Toro, hecha con Tapial

Son excepcionales estos edificios de tierra, porque el cemento es barato y esta disponible.  Sino no se buscarían otras alternativas.

Ya existen y se están utilizando tecnologías siderúrgicas que no utiliza carbón sino electricidad. Pero tampoco es imprescindible el acero. Muchas aplicaciones se pueden remplazar por aluminio. 

Vaclac Smil, no sabe como funciona realmente nuestro mundo. Cree que es estático, cuando la realidad es que se va adaptado a las circunstancias.  Usamos petróleo, porque tenemos petróleo. Si tuviéramos menos petróleo, utilizaríamos menos petróleo. No es que solo que vayamos a hacer  asombrosos desarrollos tecnológicos. Es rellenar la botella de la patrulla canina con agua del grifo. (Si la reutilizas 10 veces has reducido el consumo de PET en un 90%)

Pensar que el mundo va a seguir exactamente igual,  que no hay alternativa y que cuando se agoten los fósiles colapsaremos, es absurdo. Nos vamos constantemente adaptando a las circunstancias , si ahora consumimos muchos fósiles es  porque tenemos muchos fósiles. 

El colapsismo busca desesperadamente un "ingrediente" esencial del que dependa toda la sociedad y cuya desaparición cause el colapso. Pero no existe tal ingrediente. Usamos todo, pero nada es imprescindible, no dependemos de los fósiles, ni de esos 4 ingredientes mágicos.

No dependemos de la patrulla canina para beber agua.

 

Nucleares y CO2: Ya no estamos en los años 80

Aviso: He reescrito la entrada porque era confusa y no se entendía.

Son muchos los que no entienden que en España planee el cierre de las centrales nucleares, cuando necesitamos reducir con urgencia las emisiones de CO2.  En este artículo intentaré explicar dos cosas: Que el cierre de las nuclear en España no va a tener un efecto significativo en las emisiones de CO2 y porque hay tanta gente que piensa erróneamente que la energía nuclear en España es importante para reducir las emisiones de CO2.

Empecemos con los datos objetivos. Veamos cómo han evolucionado las emisiones de CO2 y la generación nuclear en España

En la gráfica se observa como en la década de los 80 aumenta drásticamente la generación nuclear, pasando de 10 a 55 TWh. Este gran aumento en la generación nuclear no redujo las emisiones de CO2,  que se mantuvieron estables durante toda esa década. 

Esto se debe a que la generación nuclear no remplazó la generación fósil sino que se sumó a ella. La demanda eléctrica aumentó en la misma cantidad que la generación nuclear, por lo que se siguió usando la misma cantidad de fósiles y emitiendo la misma cantidad de CO2.

Podemos especular cual hubieran sido las emisiones de CO2 en el caso de no haber instalado nucleares. Para ello planteamos un escenario hipotético en base a unas suposiciones.  Obviamente nunca podremos saber con certeza qué es lo que hubiera ocurrido en una realidad alternativa, pero si realizamos unas suposiciones realistas, obtendremos unos resultados realistas.

Suposiciones

1) Mismo crecimiento de la demanda

 Es razonable pensar que la demanda  eléctrica  hubiera crecido en la misma medida aunque no se hubieran abierto nucleares.

2)  La generación hidráulica hubiera sido la misma

El hecho de no construir nucleares no hubiera supuesto un aumento de la generación hidroeléctrica. Esta está limitada por el caudal de los ríos y los emplazamientos disponibles para construir presas. 

3) El aumento de la demanda se cubriría aumentando la generación de las tecnologías disponibles en cada momento y en las proporciones que se utilizaban.

La franja morada de la gráfica, se rellenaría aumentado el resto de las franjas... expecto la hidráulica.

No es realista pensar que se van a completar con tecnologías que no se usarán en ese momento. 

Por ejemplo,  reemplazar en los años 80 la nuclear por fotovoltaica no sería realista, ya que en los años 80 no había fotovoltaica conectada a la red.  Lo que estamos suponiendo es que de no haber construido nucleares, se hubiera  cubierto el crecimiento de la demanda aumentado el consumo de fuel y carbón en los años 80.  Ya que esas eran las tecnologias de generacion que se usaban esos años. Pero a finales de los 90 surgen otras fuentes de energía: El gas y las renovables. 

A partir del mix eléctrico de generación de cada año, podemos calcular cuál sería el mix que remplazaría las nucleares.(Simplemente eliminar la hidráulica y la nuclear del mix y recalcular los porcentajes con el resto) 

Si en 1990 hubiéramos cerrado las nucleares, hubiéramos reemplazado su generación mayoritariamente por carbón, porque era esa fuente la que utilizabamos entonces para generar electricidad. Pero el en 2020 las remplazaríamos mayoritariamente por renovables y gas, porque eso es lo que estábamos utilizando.

Esto solo es una suposición, nunca se puede saber qué habría ocurrido en un  "y si...?". Pero es una suposición realista.

Podemos calcular la evolución del factor de emisión de este mix de sustitución

Como se puede ver a medida que entran fuentes de energía más limpias (gas y renovables) que desplazan a las sucias(carbón y petróleo)  el factor de emisión decae.  pasado de 0,9Tn/MWh a menos de 0,25Tn/MWh.

En los 80, cada MWh generado por nucleares, remplazaba a 1Mwh de carbon y petroleo, que emitían 0,9TnCO2. Pero en el 2020 está reemplazando a 1MWh de  gas y renovable, que solo emite 0,25Tn de CO2.

El MWh nuclear es el mismo... pero ahora su efecto a la hora de evitar emisiones es menor, porque ahora las alternativas a las nuclear son más limpias.

Conociendo con qué mix remplazaríamos a las nucleares, podemos calcular cual hubieran sido las emisiones de CO2 en el caso de no tener nucleares.

El "CO2 real"(azul) son los datos históricos. Las emisiones que realmente hemos emitido.

El "CO2 sin Nucleares" (amarillo)  es el cálculo de lo que hubiéramos emitido en el hipotético escenario de no tener  nucleares( y cumpliendo las suposiciones ya explicadas).

El CO2 evitado(rojo)  es la diferencia entre los valores anteriores.  Es la cantidad de CO2 que hipotéticamente hemos evitado emitir gracias a las centrales nucleares.

Las emisiones de CO2 reales se mantuvieron estables en los años 80, pero si no hubiéramos construido nucleares, habrían seguido aumentando como hicieron en los 70 y en los 90.

Si hubiéramos cerrado las nucleares en algún momento...nuestras emisiones hubieran saltado de la línea azul a la línea amarilla.  Este salto en los 80 era más grande... pero a medida que nos hemos ido librando del carbón en salto es más pequeño. 

Y en el futuro seguirán  disminuyendo el carbón evitado, a medida que se reduzca el consumo de gas.

Cuando cierre la primera nuclear en el 2027, no se remplazará por carbón. No estamos construyendo nuevas centrales térmicas ni abriendo nuevas minas.  Lo que estamos instalando son aerogeneradores y paneles solares.

La gente piensa que el cierre de las nucleares tendrá un gran impacto en las emisiones de CO2, porque cuando se construyeron en los 80 si tenían un gran impacto al no haber alternativas limpias.  Pero las cosas han cambiado desde entonces, ya no usamos carbón y ahora renovables.

¿Pero en el 2027 no tendremos el 100% renovable, se seguirá quemando gas?

Cierto pero para entonces las renovables supondrán más del 75% del mix de remplazo y no se usara carbón ni petróleo. Así que el factor de emisión del mix de reemplazo será inferior a 0,1Tn/MWh. Si no hubiéramos construido nucleares en 1990 nuestras emisiones hubieran sido un 25% superiores. Pero su cierre en el 2035 solo supondrá un aumento del 1%.

Un 1% será poco... pero todo suma. Aunque aporten poco algo ayuda. Y en la lucha contra el cambio climático toda ayuda es bienvenida. No tiene sentido prescindir de las nucleares.

El problema es que las nucleares no son gratis. Mantener las nucleares y prolongar su vida tiene un coste. Iberdrola lo cifra en 7000M€ .  Por lo que el coste de abatimiento del CO2,  ascendería a unos 140€/tn.  Una cifra exageradamente elevada. Y lo que es peor,  el encarecimiento de la electricidad, limitaría la electrificación de la Industria y el transporte, Lo que tendría un efecto contraproducente.

Resumiendo, prolongar la vida de las centrales nucleares más allá de lo planificado, reduciría muy ligeramente las emisiones de CO2 en la generación eléctrica, pero a tendría un coste muy elevado que retrasaría la electrificación de la industria y el transporte.

 

La energía nuclear requiere de tanto almacenamiento como las energías renovables.

En los últimos meses estoy escuchando muchas opiniones que afirman que deberíamos construir nuevas nucleares en España.

Argumentan que el gas y el carbón emiten CO2 y es necesario remplazarlos por fuente limpias. Las renovables están bien, pero son variables y necesitarían un almacenamiento a gran escala que no existe. Por lo que la única opción que queda es la nuclear. Parece un argumento racional y sensato, pero tiene un fallo. Hay una cuestiones importante que no hay tenido en cuenta y que invalida completamente este argumento:

La energía nuclear requiere de tanto almacenamiento como renovables.

A muchos esta afirmación les parecerá una soberana estupidez. Habrán dejado de leer y estarán buscando replicas sarcásticas y jocosos memes con los que impartir sonoros “Zascas”. Al parecer ese es el objetivo último de todo debate.

Confió que haya una minoría que tenga interés en entender de donde viene tan sorprendente afirmación. Es una explicación complicada. El sector eléctrico siempre es complicado. No es algo que se pueda explicar con un meme, una analogía simple, un chascarrillo o un sarcasmo. Así que a los pocos que habéis llegado hasta aquí os pido que abandonéis el “modo twitter” y os centréis en entender la explicación. Una vez que la hayas entendido ya habrá tiempo para buscarle las vueltas, rebatirla, señalar puntos flacos etc. Rebatirlo sin entenderlo, resulta mucho mas sencillo y divertido… pero no sirve de nada.

Probablemente estés pensado. “La energía nuclear puede garantizar la potencia 24/365 sin importar las condiciones climáticas. Puede operar de manera continua durante año y medio sin tener que parar. ¿Cómo es posible afirmes que necesitan almacenamiento?”

Pues por sorprendente y extraño que te parezca, la necesidad de almacenamiento no surge de la variabilidad en la generación sino de la variabilidad de la demanda.

Es obvio que se pueden instalar centrales nucleares sin almacenamiento. De hecho, todas las centrales nucleares del mundo carecen de almacenamiento. Pero también se pueden instalar energías renovables sin almacenamiento y de hecho casi la totalidad de las instaladas carecen del mismo. Puedes instalar paneles solares para generar electricidad de día… y seguir quemando gas por la noche. No necesitas almacenamiento para instalar renovables. La necesidad del almacenamiento surge cuando el objetivo es eliminar completamente a los fósiles.

Da igual que sea con renovables, con nucleares o con una mezcla de ambas. En todo caso se requiere almacenamiento. Si hasta ahora ni las nucleares ni las renovables han utilizado almacenamiento masivo es porque no han buscado eliminar completamente el uso de fósiles. No es el 100% Renovable lo que necesita almacenamiento sino el 0% Fósil. 

“Pero no es lo mismo, La fotovoltaica necesita almacenamiento porque por la noche no puede generar y por lo tanto necesita almacenamiento para remplazar a la generación fósil por la noche. Pero la nuclear puede generar siempre, así que no necesita almacenamiento.”

Si, eso parece “a priori” pero como dije el sistema eléctrico es mas complicado y no siempre es como parece. Pero si intentamos remplazar la generación fósil, por nucleares veremos que también surge la necesidad de almacenamiento.

Empecemos desde el principio. Para remplazar la energía fósil por energía nuclear en la generación eléctrica, lo primero que necesitamos saber es cuantos fósiles necesitamos remplazar, para poder calcular cuantas nucleares necesitamos construir.

Esta sería una respuesta fácil de responder, sino fuera por el hecho de que la generación con fósiles varia enormemente de unos momentos a otros.

 

Por ejemplo, el 20/2/2021 a medio día solo se generaron 700MW con carbón y gas. Un solo reactor nuclear mediano habría bastado para eliminar la generación fósil.

Pero el 5 de diciembre del 2017, el gas y el carbón generaron mas de 24GW, se necesitarían 24 centrales nucleares para remplazar esta generación.

Esto son las dos situaciones extremas a lo largo de los años. En medio se dan todas las situaciones posibles.

¿Cuántas centrales nucleares instalamos?

No podemos decidir cuantas centrales nucleares instalar en base a un solo momento, hay que analizar un periodo largo. 

Como puede verse la generación con y gas y carbón tiene una enorme variación. Son curvas muy complejas y difíciles de interpretar. Para facilitar el analisis pongamos un poco de orden, sumando la generación de carbón y gas de cada una de las horas y ordenan de mayor a menor. 

Obtenemos así, la curva monótona de la generación fósil.

Es necesario dedicar un poco de tiempo a entender estas curvas monótonas ya que todo el analisis posterior se basa en ellas. En esta grafica se representa la generación eléctrica con fósiles(carbón y gas) de todas y cada una de las horas del año. Pero en lugar de representarlas ordenadas cronológica, del 1 enero al 31 de diciembre, se representan ordenadas de mayor a menor.

En el extremo de la derecha tenemos los momentos en los que coinciden sol y fuertes vientos, con una baja demanda. Lo que lleva a que casi todas las térmicas están paradas. En el extremo de izquierda tenemos los momentos en los que las centrales térmicas están quemando carbón y gas a saco. Son los momentos en los que coincide una gran demanda, con una baja generación renovable (poco viento, de noche etc)

La ventaja de esta grafica es que podemos de un vistazo la emisiones de todo el año, incluyendo esas noches sin viento que tanto preocupan a los críticos con las energías renovables.

El área bajo la curva es la generación eléctrica fósil anual. (84TWh) Se busca minimizar este área hasta las cero emisiones, lo máximo posible. Es decir hasta las emisiones cero.

Veamos como se reducen las emisiones al instalar nueva potencia nuclear.

Supongamos que instalamos 5GW de potencia nuclear. Las nucleares son capaces funcionar todas las horas del año de manera constante. (obviemos para simplificar la necesidad de paradas). Esta potencia nuclear desplazara hacia abajo la curva monótona fósil. Si en una determinada hora se generaban 12 GW con fósil, ahora se reducirán a 7GW. Cuando se consumían 9GW se reduce a 4GW.

Sumando todas las horas se  han conseguido reducir la generación fósil a la mitad, ha pasado de 84Twh a 42TWh. Todo un éxito

Un podría pensar que si con 5GW eliminamos la mitad de los fósiles con 10GW  ya tendríamos el problema resuelto.

Pero hay un pequeño problemilla a la derecha. La curva baja tanto que llega a valores negativos. Si una hora solo se estaban generando 3GW con fósiles… no se pueden reducir 5GW. O dicho de otra manera sobra energía nuclear. Hay que reducir su generación.

Este presenta un inconveniente técnico, ya que la regulación de las centrales nucleares no es sencilla. Pero el operador nuclear nos asegura que se puede hacer. Así que consideremos que es posible.

La nucleares no estarían operando de manera constante al 5GW, sino que unas pocas horas al año reducirían su potencia para adecuarla a la demanda. Esto supone que se infrautilicen las nucleares, el factor de carga bajaría del 100% al 95%. Podrían haber producido un 5% mas de energía, pero no lo han hecho porque no había demanda para ello. En rojo la energía desaprovechada.

Como todavía quedan 42TWh de generación fósil, sigamos instalando nucleares, Instalemos otros 5GW.

Estos 5GW nuevos de energía nuclear no tienen tanto éxito como los otros, su factor de carga ha caído hasta un 53%. Y solo hay reducido el consumo de en 23TWh. Siguen quedando 19Gw por reducir. Instalamos otros 5GW.

 Y nos quedamos con 15GW. Sigue reduciéndose el factor de carga. Durante la mayor parte de las horas del año, las nucleares generan por debajo de su capacidad máxima, podrían generar mucha más energía, pero no lo hacen porque no hay demanda esas hora. Pero a la izquierda del todo, sigue siendo necesario quemar fósiles durante unas pocas horas.  Instalamos 5GW y llegamos a los 20GW

Vemos que casi casi hemos eliminado el uso de combustibles fósiles, el área verde casi ha desaparecido, es tan pequeña que he tenido que ampliar la zona para apreciarla. Solo funcionan las centrales térmicas  una 20 horas al año. El resto de tiempo, sobra energía nuclear y tenemos muchas centrales nucleares paradas por falta de demanda..

Para eliminar completamente los fósiles, no nos queda otra que construir mas nucleares, hasta alcanzar los 25 GW y poder garantizar el suministro eléctrico todas y cada una de las horas del año, sin quemar un solo gramo de combustible.

Las ultimas nucleares que construyamos se utilizaran menos de 10 horas al año. Estarán paradas casi todo el tiempo. Y solo se utilizaran en  momentos muy excepcionales en los que coincida una gran demanda de electricidad con una baja generación renovable. 

Si, se puede cubrir completamente la demanda eléctrica pero  construir una central nuclear que va a estar para prácticamente todo el tiempo, a la espera de que un día se alineen los astros y sea necesario contar con ella, no parece que sea muy rentable ni eficiente.

Supongo que ya habrán visto que hay una solución mejor. A la derecha nos sobra energía,  a la izquierda nos falta energía. ¿Y si guardáramos la energía que sobra a la derecha para utilizarla a la izquierda  en lugar de construir centrales nucleares  infrautilizadas?

De esta manera en lugar de tener que construir 25GW, solo harían falta 10GW.

Eso es precisamente lo que hace el "almacenamiento" trasladar energía de las horas donde sobra a las horas donde falta.

¿Ven como no era tan absurda y alocada la idea de usar almacenamiento con la nuclear?

Como podéis ver la necesidad de almacenamiento, no se debe a la variabilidad en la generación. Hemos considerado que las nucleares pueden generar el 100% del tiempo, sin mantenimientos ni paradas. La necesidad de almacenamiento surge de tener que remplazar completamente a los fósiles cuya demanda es variable.

Todos estos números demuestran que podríamos eliminar completamente la generacion fósil y llegar a cero emisiones, instalando 10GW (unos 6 reactores EPR) y almacenamiento. Tal como piden los pronucleares.

Cierto, se podría hacer esa solución. Pero hay una mejor, las renovables también remplazar a los combustibles fósiles y lo hacen de manera más rápida y barata. De hecho, llevan años haciéndolo.

Los datos que hemos estado utilizando todo este tiempo son del 2017. Las cosas han ido cambiando.

Las renovables han ido erosionando la generación fósil. Cada año se va reduciendo.

Esto no son suposiciones de como bajaría instalando nueva potencia…Es como ha bajado realmente.

Esto hace que si en el 2017, se necesitaban 6 EPR + almacenamiento para remplazar a los fósiles, en el 2021 solo se necesitarían 3EPR + almacenamiento.

Cada vez se instalarán más renovables y se seguirá bajando la curva monótona de generación fósil. A partir de cierto momento habrá horas en las que se desconecten completamente los fósiles. Primero ocurrirá un ventoso domingo de marzo, pero cada vez serán más frecuentes.

Empezara a sobrar generación renovable durante algunas horas del año. Cada vez más.

A la izquierda de la gráfica, las noches de invierno sin viento… seguirá faltando energía. Se puede utilizar almacenamiento igual que con la nuclear. Llevar los excedentes de la derecha a la izquierda.

Pero son menos que en el caso de la nuclear, por dos razones.

1) La renovable es mucho mas barata, se puede instalar en exceso y perder parte de la energía. La nuclear es mas cara y no se puede permitir desaprovecharla.

2) Es más flexible y se adapta menor a la demanda.

Desde el 2017 la generación fósil se ha reducido en  38TWh, que es el equivalente a 4,7GW de nucleares o 3 reactores EPR.

Pero no se ha reducido la generación fósil de manera homogénea a lo largo de todas las horas del año. Se ha reducido mas en los momentos de mayor consumo y menos en los momentos de menor consumo.

Es decir, el efecto de las renovables no es equivalente a instalar 3 nucleares. Por qué las nucleares reducirían la generación fósil, siempre la misma cantidad. Mientras que las renovables reducen mas en las horas que mayor consumo fósil había.

Esto se debe al crecimiento de la solar que genera durante las horas de sol, que es cuando hay mayor demanda eléctrica y cuando más fósiles se quemaban.

Esta adecuación de las renovables  al perfil de generación fósil, reduce la necesidad de almacenamiento. En contra de la intuición, reducir la generación fósil con energías renovables podría requerir menos almacenamiento que hacerlo con nucleares.

Las renovables se van a seguir instalando. Reduciendo el hueco térmico.

Teniendo en cuanta lo rápido que se esta cerrando el hueco térmico, y que se tardan 10-15 años en proyectar y construir una nueva central nuclear. Para cuando esta estuviera en funcionamiento no tendría hueco. 

Con las nucleares podíamos llegar a cubrir toda la demanda instalando 25GW,  aunque sobrase energía el 99% del tiempo era posible hacerlo. Pero con las renovables es imposible, Por mucha potencia que pongas, siempre habrá noches sin viento en las que sea completamente imposible cubrir con  renovables. Por lo que siempre habrá un hueco para la nuclear.

Cierto. Pero mira que forma va a tener ese hueco, va a ser un estrecho y puntiagudo pico de unas pocas horas a la izquierda. El hueco que necesitan las nucleares es uno plano, uno en el que puedan generar todas las horas del año y tener un elevado factor de carga.

No puedes construir una nuclear para tenerla funcionando solo las noches sin viento, con pertinaz sequia y con récord de demanda eléctrica.

Nota pedante para tiquismiquis:

Con el termino de almacenamiento, me refiero a cualquier cosa que permita trasladar energía de la izquierda a la derecha. No tienen porque ser solo "pilas gordas". Pero hay otras muchas alternativas:

1. Hidráulica( reduce su generación a la izquierda para generar mas a la derecha)
2. Intercambios internacionales.(Exporta electricidad a la izquierda y la importa a la derecha)
3. Cambios en la demanda. Trasladar parte de la demanda de la derecha a la izquierda.. Por ejemplo  cambiado la hoja a la que pones, la lavadora o el calentador de agua.
4. Producción de Hidrogeno, Metano, Amoniaco etc, con los excesos de electricidad.
5. Mas cosas que  me estoy olvidando.

Todas estas medidas, aunque  siendo rigurosos no están almacenando la electricidad, están teniendo el mismo efecto sobre las curvas monótonas.

El rotundo éxito de la política energética Alemana

Un indicio de que la Energiewende Alemana  esta teniendo un gran éxito,  son los innumerables artículos, vídeos, o hilos de twitter  que intentan convencerte( o convencerse) de que esta fracasando.

En España se puede perdonar todo menos el éxito.. Si la política  energética Alemana hubiera fracasado, a nadie le interesaría, nadie se tomaría la molestia en intentar deslucir sus triunfos..

Pero no tiene sentido juzgar el éxito o fracaso de esta política en base a estos vagos indicios cuando hay una forma mucho mas sencilla,fiable y rotunda de hacerlo:Ver en que medida se han cumplido los objetivos fijados por esta ley.  En el momento de elaborar esta ley se definieron unos indicadores objetivos para evaluar la evolución.

Solo hay que revisarlos y ver si se han cumplido.

El objetivo principal era una reducción del 40% de las emisiones de CO2 en el 2020 y un 55% en el 2030.Lo que suponía bajar de de 749MTn CO2 en 2020 y 543MTn en el 2030.

En el 2020 emitieron 739MTnCO2, cumpliendo con el objetivo principal.

Se ha cumplido el objetivo principal de la ley, por la tanto la ley ha tenido éxito.

Pero podemos profundizar un poco en los objetivos parciales

La ley desglosaba los objetivos en diferentes objetivos parciales de reducción de emisiones por sectores. Electricidad, industria, transporte, edificios, agricultura, residuos:

Si los vemos con detalle, vemos que  todos se cumplieron. En todos los sectores, las emisiones del 2020 están por debajo de su objetivo(linea de puntos).

Éxito total. 

Tanto en su conjunto como de cada una de las partes.

No hay mas que añadir.  La política para reducir emisiones de CO2 redujo sus emisiones de CO2 que era lo que buscaba.. Por lo tanto  ha sido un éxito.

Como los críticos no pueden decir nada de estos rotundo e incuestionables hechos, empiezan con las especulaciones, con  las suposiciones.

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A partir de esta linea dejo de exponer los hechos objetivos y me dedico a comentar las especulaciones mas frecuentes de los críticos.

1)  Si no hubiera sido por el covid-19 no se hubiera cumplido el objetivo.

Quizás o quizás no. Con estas suposiciones nunca podemos estas seguros.

Viendo la evolución de los objetivos parciales vemos que eso podría ser cierto para  sectores como el transporte, que no estaba bajando y cayo mucho en el 2020 a raíz de los confinamientos.

Pero el sector de la electricidad llevaba bajando desde el 2014, y en el 2019 ya estaba muy por debajo de su objetivo. Y el efecto del covid en el consumo eléctrico ha sido menor que en el transporte.

No tiene sentido achacar al covid del cumplimento de este objetivo parcial, cuando ya se había cumplido ampliamente en el 2019.

2) Si no se hubieran cerrado las centrales nucleares, se habrían reducido mas las emisiones.

Esto es como  afirmar que el programa apolo fue un fracaso, porque "podría haber ido a Marte". el objetivo era ir a la luna y se fue.  No tiene sentido juzgar una política en basa a otros objetivos diferentes

Pero ademas es muy poco probable que se hubieran  podido reducir mas las emisiones manteniendo las centrales nucleares.

Esta suposición da por hecho que se habría seguido instalando la misma cantidad de renovables si no se hubieran cerrado las nucleares.

Lo  mas complicado a la hora de reducir las emisiones de CO2 en la generación eléctrica, no es aumentar la generación  sin emisiones, sino disminuir la generación con carbón.

El sector del carbón en Alemania mueve muchos millones de Euros y da trabajo a muchos Alemanes. No se puede eliminar un sector como este de la noche a la mañana.  Se ha programado desde hace una década su cierre escalonado,  hasta el 2038 y  sera necesario inyectar mas de 40.000M€ en planes de re conversión.

La ruta del abandono del carbón ya estaba marcada . 

Si no se hubieran cerrado las nucleares, simplemente se hubieran instalado menos renovables. Ya que  hubieran sido necesarias menos renovables para cumplir los objetivos.

3) Francia, Noruega , España o Suecia tienen emisiones mucho mas bajas.

Yo pesaba 120 kg,  gracia a una estricta dieta y ejercicio... conseguí bajar de peso a 90kg y mi objetivo es llega a 80kg el proximo año."

Pero los hatters critican" Vaya mierda de dieta... la vecina del 5º pesa 50 kg"

Cada país tiene su historia y circunstancias.

Francia NO emite menos CO2 que Alemania por tener nucleares, sino por consumir menos carbón.

Puede parecer lo mismo pero no lo es.  No adelgazas por comer mas Apio... sino por comer menos chocolate.  Pensar que todo el apio que comas va a remplazar el consumo de chocolate es una suposición arriesgada. No siempre es cierto. El apio puede añadirse en lugar de sustituir al chocolate.

Francia consume poco carbón simplemente porque tiene poco carbón. Su minería  y reservas son insignificantes comparadas con las de Alemania.  Por eso mucho antes de empezar a instalar nucleares ya consumía mucho menos carbón que Alemania.  Es la  falta de carbón lo que ha llevo a Francia  instala nucleares.No es que consuma poco carbón por tener nucleares... sino que tienen nucleares porque no tenia carbón.

Si Alemania tiene unas emisiones de CO2 altas, no es porque no tenga nucleares, sino porque consume carbón. Y consume carbón porque tiene enormes reservas de carbón barato,  una industria que lleva mas de un siglo fundamentada en el carbón y miles de personas que viven del carbón..  Y abandonarlo lleva tiempo y dinero.

Si  quieres ver la efectividad de la dietas, tienes que compararte con dietas que han seguido otros gordos, que estaban en tu misma situación... no con la adolescente del 5 que nunca ha pesado mas de 50kg.

Si comparamos la situación de Alemania con sus vecinos como Polonia o Republica Checa que también "adictos al carbón".Vemos que su intensidad de CO2 Sigue siendo mayor que la de Alemania.

La república Checa ha bajado dramáticamente sus emisiones de CO2 en los últimos años  instalando nucleares.  ¿La comparamos con las emisiones de Portugal para asegurar que  ha sido un fracaso?

La energía nuclear no salvará ni destruirá el planeta

 Esta muy generalizada la creencia de que la energía nuclear es como el anillo único:

 Un objeto mágico con un poder ilimitado, pero que puede encerrar grandes peligros.

Asistimos a un concilio interminable donde  los quieren usarla y los que quieren destruirla discuten agriamente. Los defensores afirman que es un arma decisiva en la lucha contra el cambio climático y que no podemos prescindir de ella. Los detractores están convencidos de que es malvada, que es incontrolable y que únicamente destruyéndola estaremos a salvo.

Pero todos están equivocados. La energía nuclear NO es el anillo único de poder.  Sino el hacha de Gimli el Enano.  No es un arma mágica todopoderosa, sino un arma común que bien utilizada resulta muy útil para abatir orcos.  Pero no es un arma decisiva, ni imprescindible que vaya a determinar el destino de la guerra. El hacha de Gimli no va a salvar ni a destruir el planeta. Su poder es limitado

El poder de la energía nuclear también es muy limitado, por lo que su efecto sobre el planeta también  es limitado. En el 2003 un equipo interdisciplinar del MIT se planteo el futuro de la energía nuclear en el relación a la lucha contra el cambio climático.

Plantearon un ambicioso escenario en el que se alcanzaban los 1000GW de potencia nuclear  instalada en el 2050.  Lo que supone añadir 20GW de potencia nuclear al año. Esto es sin duda ambicioso pero realista, es técnicamente viable conseguirlo. Suponiendo que estas nueva potencia nuclear desplaza la generación con carbón, se reducirían las emisiones de CO2 en 1,8GTn anuales. 

Sin duda son muchos orcos en la cuenta de Gimli, pero una cantidad insignificante cuando se observa el grueso de los ejércitos de Sauron.

La energía nuclear solo reduciría 1,8GTn de las mas de 30GTn de CO2 que estas emitiendo. Es decir, un 6%. Pero este escenario que planteaba el MIT en el 2003 no se esta cumpliendo. En los primeros 20años del siglo tendrían que haberse conectado 400GW de potencia... y solo lo han hecho 80GW.

Se instala a un ritmo mucho mas lento de lo estimado.   Así que la reducción de la nuclear se quedará en un 1%. Si hubiera un imprevisto e improbable cambio de políticas y se apostase fuertemente por la nuclear, podría lograrse unas reducciones del 3%.  Pero no parece que vaya a ocurrir.

A la vista de los datos, resulta dolorosamente evidente que la energía nuclear no va a salvar el planeta, que no es decisiva, que no es imprescindible.  Pero que no sea decisiva, no es una razón para renunciar a ella.  Por pequeña que sea su aportación resulta útil. Los 42 orcos abatidos en el abismo de Helm no decidieron la batalla, pero ayudaron. 

El problema, o mejor dicho el incordio, es que el enano es un bocas. Se cree que el hacha es mágica y todopoderosa y que salvará la tierra media, que es imprescindible. Piensa que sin él los jinetes de Rohan, los hombres de Gondor o los  Elfos de Lorien estarían perdidos. "Vale, acepto que vuestras flechitas y espadicas no están mal y son útiles… pero mi hacha es imprescindible. Sin mi hacha estaríais bien jodidos.""Gandal es un ignorante que tiene un miedo irracional al poder de mi hacha, si me hubiera dejado, yo hubiera acabado con el Badog en un momento" 

Resulta pesado escuchar al enano jactarse constantemente de su gran poder, ningunear los logros de los demás guerreros. Y sobretodo que considere un ignorante o un cobarde a todo aquel que ponga en duda que su hacha va a salvarnos.

No soy antinuclear. Y considero que la nuclear resulta útil en ciertas circunstancias. Creo que es útil contra el cambio climático que China este construyendo nucleares a buen ritmo. Y que en Europa han resultado útiles las que tenemos y todavía podrán serlo unos pocos años mas.

Pero me cansa el discurso arrogante de los enanos pronucleares, de que la única solución es instalar mas nucleares y que si no estamos instalando nucleares a cascoporro es que somos unos ignorantes, irracionales que nos acojona lo que desconocemos.   

También me aburre el discurso de los ignorantes irracionales que les acojona la energía nuclear porque la desconocen... que también hay muchos.

 

Curvas monótonas de generación apiladas.

Resulta difícil responder a un tema tan complejo, a base de tweets, por eso recurro al blog que tengo tan olvidado.

El tweet de Fernandes Ordoñez se refiere a la situación del sistema eléctrico español el 7 de enero a las 16:00

Estos datos  solo son validos para la cuatro de la tarde del 7 de enero del 2021. No se pueden  extraer conclusiones generales sobre el sistema electrico a partir de una situación puntual que no es representativa.

No se puede conocer o entender la realidad del sistema eléctrico,  a partir de una situación puntual. y menos aun cuando esta es poco frecuente. Es  necesario ver el sistema eléctrico de manera global y no solo en un instante concreto. Hay que analizar el sistema en un periodo largo de tiempo,  por lo menos en un año.

Esto es complejo porque hay que tener en cuenta miles de datos.  ¿Como mostrar toda esa cantidad de información de manera que sea digerible?

Después de darle muchas vueltas, la mejor forma que he encontrado para visualizar la realidad del sistema eléctrico es  mediante curvas monótonas de generación apiladas.

Las curvas monótonas de carga recoge como se ha generado la electricidad en todas y cada una de las horas del año, ordenándolas de mayor a menor demanda.

El problema de estas curvas es que son muy ruidosas y no se aprecia bien el desglose.

Se puede aplicar a cada tecnologia, calculando el porcentaje de la demanda para cada una de las horas del año y ordenándolas de mayor a menor.

Por ejemplo:

Aqui el porcentaje de eólica  respecto a la demanda total de las  8784 horas del 2020 ordenadas de mayor a menor. En el record de participación la eolica genero el 70,22% de la demanda. Esta participación va bajando hasta las 0,89% en la hora con menos participación eólica.

Se puede hacer una curva similar para cada tecnologia.

 Algunas tecnologías como la hidráulica o los intercambios puede tener valores negativos.( Bombeos o exportación de electricidad)

Para mostrar como se combinan estas fuentes de energia para cubrir la demanda, se utiliza el apilamiento de estas curvas. Si tenemos 4 curvas A, B, C y D, representamos las curvas monotonas de:

A

A+B

A+B+C

A+B+C+D

Para simplificar he agrupado las diferentes tecnologias en:

Nuclear

Renovables( Eolica, Fotovoltaica,Solar termica, termica renovable)

Hidraulica 

Termica( Carbon, Ciclo combinado, Cogeneracion y resto)

Y en lugar de representarlo frente a las horas, lo he representado frente al porcentaje del tiempo. Para obtener esta grafica:

Esta gráfica muestra información de todo el 2020.  Las áreas de los diferentes colores son proporcionales a la participación de cada tecnología.

A la izquierda están las horas en las que la mayor parte de la demanda se cubría con fuente libres de CO2 y a medida que avanza hacia la derecha hay menos generación renovable y nuclear y mas fósiles.

A la izquierda del todo, vemos los momentos como al que se refiere tweet, como poca generación renovable que lleva a un gran consumo de  fósiles.

En la hora de 2020 como mayor participación térmica se alcanzo el 55,80%.  Es cuando las ciclos combinados queman "gas como locos".

Pero esto no es un problema, no es un fracaso de las renovables  como se sugiere.  El objetivo de las renovables se reducir las emisiones totales de CO2.  Es decir, reducir el area gris de esta grafica.

Esa inmensa area verde esta remplazando al area gris. Si no tuviéramos esa generacion renovable tendríamos que recurrir a  gas o carbon. 

Pensar que las renovables no valen para nada, porque en el extremo de la gráfica se utiliza gran cantidad de gas es un error.

Tambien el area amarilla Nuclear, esta remplazan al gris y reduciendo las emisiones de CO2.

¿Como reducir las emisiones de CO2? ¿Como ir reduciendo el area gris?

Pues los planes que estan en marcha es seguir instalando renovables, El area verde se seguira extendiendo  reduciendo el area gris.

Aqui mucha gente considera que el problema esta a la derecha seguir desplazar los fosiles cuando  hay poco viento o sol.

Pero el problema que limita el desarrollo de las renovables  y dificulta la reduccion del consumo de fosiles esta a la izquierda.

A la izquierda la mancha verde se expande mas rápido. y llega un momento en el que la generacion renovable supera la demandada total. Se genera mas electricidad de la que se puede consumir, por lo que sobra. Esto reduce los rendimientos y rentabilidades de las fuentes de energia. Lo que limita su expansión. 

Y es a la izquierda donde surge en enfrentamiento con las renovables.

Los defensores de las nucleares  afirman que las nucleares   pueden colaborar con las renovables para reducir las emisiones.   Por que las nucleares pueden generar cuando no hay viento ni sol. (

A la derecha de la gráfica)

Pero el problema esta a la izquierda, cuando hay mucho viento y sol. Cuando hay energía de renovable de sobra. ¿Entonces apagamos las nucleares?

Si, es cierto que las nucleares son  útiles a la derecha de la gráfica, pero dejan de ser necesarias a la izquierda.  No tiene sentido mantener una central nuclear para utilizarla solo  2000 Horas anuales.

La expansión de la mancha verde a la izquierda de esta gráfica, ira  reduciendo las horas de utilización de la nuclear erosionando su rentabilidad hasta hacerla inviable.  Y esto va a ser mas rápido de lo que muchos esperan, antes del 2030.

Alternativas a la Tasa de Retorno Energetico.

La sociedad consume una serie de servicios, (transporte, comida , calefacción) ,para obtener estos servicios se necesita energía que proviene de combustibles fósiles, nucleares y renovables.

 

El problema que se plantea es determinar si tendremos suficiente energía para poder mantener este tinglado o si todo esto se vendrá a bajo por falta de energia.

Lo llamamos energía pero realmente es potencia.

Hay una cuestión importante antes de seguir. Aunque se suele hablar de energía, realmente es potencia. La potencia es un flujo de energía. Poniendo un símil. Una bañera contienen un volumen de agua, Una ducha proporciona un flujo o caudal de agua, es decir cierto volumen de agua por unidad de tiempo. La bañera es “energía”, la ducha es ”potencia”

Los diagramas de flujo como el anterior muestran potencias, no energías. Las unidades son engañosas ya que estan en Julios que son unidades de energía. Pero se esta refiriendo a la energía consumida durante un año, es decir julios/año. Esto es una potencia, y lo mas correcto seria expresarlo en W.

Cuando se dice que el consumo de petroleo es de 3000Mtn, se refiere al consumo anual. Otra forma de expresarlo es en mbd. Esto son millones de barriles dia, es decir potencia.

Solo las reservas de combustibles fosiles son energías, todo lo demás son flujos de energía y por lo tanto potencias.

Diagrama demasiado simplificado: Recirculaciones

Aunque parezca muy confuso este diagrama es muy simple, ya que todos los flujos van en un unico sentido. Todos los flujos van desde las fuentes a los servicios. Por lo que calcular si se dispone de potencia suficiente es muy sencillo, solo habría que ver cuanta potencia requieren los servicios, calcular cuanta potencia primaria se requiere y determinar si las fuentes pueden proporcionarla.

Desgraciadamente las cosas no son tan simples como muestra este grafico. En la realidad, hay flujos de energia que fluyen en sentido contrario y que son imprescindibles para mantener los flujo de las fuentes a los servicios.

Para que el petroleo fluya hasta los depositos de los coches, es necesario que exista un flujo de energia en direccion contraria que permita la extraccion, transporte , refino, distribucion etc etc.

Este diagrama esta muy simplificado y solo representa los flujos que van desde las fuentes a los servicios pero hay flujos de energía que vuelven hacia atrás. Estas recirculaciones que complican enormemente el sistema.

En este diagrama los fujos 2 y 3  son recirculaciones: flujos de energia que circulan en sentido contrario.

La TRE no es una herramienta valida para estudiar las recirculaciones.

Seguramente a los lectores habreis pensado inmediatamente en la famosa TRE.

La TRE ha sido el primer  y unico intento de estudiar las recirculaciones. Tanto es asi, que se suele confundir o equiparar la TRE con las recirculaciones.

Son cosas diferentes. La recirculación es una realidad fisica y la TRE es un parametro con el que se pretende caracterizar esa realidad. No son lo mismo.

Creo que esto se entenderá mejor con un simil tonto:

Se me ha roto la tostadora y quiero arreglarla. Para ello tengo que desmontar la carcasa que esta unida con 4 tornillos de estrella.
Para desatornillar estos tornillos me he comprado un martillo y me he paso la tarde entera intentado desatornillar los tornillos con el martillo, sin obtener ningún resultado. Mi esposa que cuando me ha visto en esta penosa tarea me ha dicho " Olvidate del martillo que no te esta ayudando de nada".
A lo que he respondido contrariado: "El martillo es muy importante y fundamental para poder arreglar la tostadora. Si no quitamos los tornillos es imposible  acceder al interior. El problema es que el martillo es una herramienta muy compleja y esquiva, pero es muy importante y fundamental".

Estoy confundiendo el problema al que me enfrento, "Desatornillar los tornillos" con la herramienta por la que pretendo solucionar ese problema: "El martillo". Que sea muy importante quitar los tornillos no significa que el martillo sea una herramienta adecuada.

Lo mismo ocurre con el retorno energético. Se confunde el problema que queremos estudiar, con la herramienta pensada para estudiarlo.

El problema que es que para generar energía se necesita consumir energía y esto en algunas circunstancias puede suponer una limitación o impedimento para la generación de energía. Y lo que queremos saber es cuando la energía consumida en la generación energética supone una limitación y cuando no.
Se intenta quitar este tornillo, con el martillo TRE. El martillo TRE, nos deberia indicar si una fuente de energia es inviable debido a su consumo energetico o no. Estaría bien se pudiera obtener un valor de TRE que nos dijera inequívocamente la viabilidad de la tecnología. Pero no hace eso. Entre otras cosas porque el retorno energético es un problema demasiado complejo como para pretender caracterizarlo con un único parámetro. La TRE es una herramienta que no funciona para el objetivo que se había pensado. No porque sea una herramienta esquiva y resbaladiza o no sepamos utilizarla sino porque conceptualmente esta mal planteada.

Llevamos mas de una década intentado quitar esos dichosos tornillos a martillazos sin ningún resultado, y va siendo hora de plantearse que hay que olvidarse del martillo y buscar otra herramienta que sea mas adecuada.

En mi opinión el concepto de TRE ha tenido un aspecto positivo que es poner en foco en la importancia de la recirculación. Pero el parámetro en si, esta mal planteado, no ha aportado nada y ha ocasionado confusión, desinformación al tiempo que ha consumido gran cantidad de tiempo y energía en debates y análisis que no han llegado a ninguna parte.

No ha ayudado a profundizar en el conocimiento del problema energético y sino todo lo contrario a mostrado una realidad distorsionada y erronea. Se ha utilizado para negar evidencias y justificar prejuicios.

Creo que el balance global ha sido sumamente negativo. Y considero que la TRE ha resultado ser un arma de desinformación masiva y por lo tanto urge su erradicación.

Inconvenientes y limitaciones de la TRE

La TRE o Tasa de Retorno Energético, es un intento de estudia estas recirculaciones.

Tiene la ventaja de que resulta muy simple. Lo que es útil para explicar y poder entender de manera intuitiva el problema de las recirculaciones. Pero tiene muchas pegas por lo que la hacen completamente inútil mas allá de ese aspecto didáctico.

Como su propio nombre indica la tasa de retorno energético, se refiere a energía no potencia. No trata con flujos. Aunque en muchas ocasiones se confunden potencias con energías, y se suelen representar la TRE en diagramas de flujo, no es lo mismo.

Siguiendo con el simil la TRE nos dice que si gastamos 1 cubo de agua, obtendremos 10 cubos de agua. Pero ¿En cuanto tiempo?

Este problema lo explico muy bien Pedro Prieto con esta grafica.

La energía requerida se consume varios años antes de la puesta en marca de la instalación mientras que la producida se obtiene durante varias décadas después de instalarse.

Pero ademas hay otra cuestión de difícil solución ¿Que cantidades de energía incluimos en el?

Hasta donde nos remontamos a la hora de considerar los costes energéticos. Hay un numero ilimitado de costes energeticos “Sine cua non”.

Alternativas a la TRE.

Aunque parezca una perogrullada, la manera mas sencilla y conveniente de estudiar las recirculaciones de las potencias, es hacerlo en terminos de potencia. No en terminos de energia total.

Es decir,  determina en un momento cual es la relaciones entre las potencias.

Supongamos un caso muy simplificado.

 

Tenemos una fuente de energia( Petroleo, Carbon, Sol, viento) y un proceso que la extrae.(Pozo,mina, planel, aerogenerador). Este proceso produce un flujo de energia o potencia bruta PB, parte de esa potencia lo utiliza la sociedad ; potencia neta PN y parte se recircula para la instalación operación y mantenimiento de esa fuente; Potencia recirculada

Si calculamos el cociente entre la PB y PR ¿Que obtenemos?

Lo mas complicado de todo el articulo es comprender que este ratio no es la TRE.

PB / PR  ≠ TRE

La TRE es el cociente entre la energia total proporcionada por el proceso a lo largo de toda su vida util, dividido entre toda la energia consumida por dicho proceso.

El ratio PB /PR es la relaciona entre las potencias en un momento determinado.

La TRE es la relacion entre la energia requerida (energia total consumida o producida en toda la vida de la fuente de energía)Y esto es el cociente entre la potencia bruta y la potencia recirculada.( potencias en un instante concreto)

La TRE es un valor intrinseco del proceso. En cociente PB/PR es un valor que podemos decir  arbitrariamente. Es posible no recircular nada o recircular toda la potencia generada. No es algo característico de la fuente de energia, no depende del proceso de generación.

Es importante entender esta diferencia, ya que de lo contrario será difícil entender el resto.

Que un yacimiento petrolífero tenga una TRE=10 significa que la energía total extraída del pozo en toda su vida, sera diez veces la energía total invertida en su construcción, operación y mantenimiento. El valor de la TRE dependerá de las características geológicas del yacimiento, de la cantidad y composición del petroleo y de la tecnología de extracción.( y también de como definamos y calculemos la TRE)

Pongamos que en un momento dado ese yacimiento produce un flujo de energía de 10.000barriles/dia. Se podría destinar este flujo de energía a abrir nuevos yacimientos o usarlo en el transporte por carretera. Se puede decidir a que lo destinamos. Da igual como de fácil o difícil haya sido producir esos 10.000barriles, ahora que lo tenemos podemos destinarlos a lo que queramos. Esta decisión que puede ser mas o menos acertada... podríamos no recircular nada de petroleo y prenderle fuego según lo vamos sacando de los pozos. En ese caso conseguiríamos un PB/PR = infinito. O podriamos dedicar absolutamente todo el petroleo que hemos obtenido a construir nuevos pozos, en ese caso tenemos PB/PR=1.

El PB/PR no depende de la tecnologia empleada, ni de las caracteristicas del yacimiento, ni de la calidad del petroleo, ni de ninguna otra cosa. No es una variable que defina o describa la naturaleza de la fuente de energia, sino un parametro de diseño que podemos fijar arbitrariamente.

En resumen, el cociente PB/PR no es una caracteristica de la fuente de energia, sino que es fruto de una decisión.

Hemos tenido larguisimas discusiones sobre el valor de la TRE. Estas discusiones no tienen sentido en el caso del ratio PB/PR.  Ya que este puede tomar cualquier  valor.

 Las decisiones tienen consecuencias.

 Podemos elegir arbitrariamente el ratio PB/PR. Pero nuestra decision, afectará a las potencias obtenidas en los momentos posteriores. Cuanta mas potencia recirculemos, es decir, destinemos a crear nuevas instalaciones energeticas, mas potencia bruta obtendremos en un futuro.

Un agricultor decide que porcentaje de su cosecha la destina a sembrar la siguiente cosecha. En principio puede no destinar nada o puede destinar toda la cosecha a sembrar la siguiente.

Obviamente su decisión afectará a la cosecha del año siguiente.

Curvas crecimiento vs recirculación

Veamos la situación del petroleo.

En la siguiente gráfica se muestra la situación del petroleo para el 2014. Ese año se produjeron un total de 4230 MTEP, un 15% del total, unos 650MTEP se recircularon para abrir nuevos yacimientos y dar operación y mantenimiento a los existentes. Estas acciones permitieron aumentar la producción en 120MTEP llegando a 4350MTEP en el 2015.

 

La curva azul nos muestra la variacion o crecimiento de la potencia,  en función del ratio de recirculación. Si no hubieramos recirculado nada.Es decir, si no se hubiera invertido nada en construir nuevos yacimientos, la producción hubiera caido en 200MTEP.

 Para mantener la producción constante, hubiera sido necesario recircular 250MTEP.   Recirculando 600MTEP, se ha logrado aumentar la potencia bruta del año siguiente.

La curva tiene forma logaritmica, y cumple la ley de los rendimientos decrecientes.

Pero esta curva solo describe la situación en un instante dado en este caso 2014. Esta curva ira variando con el tiempo a medida que se vayan agotando los yacimientos.

La curva ira bajando con el tiempo, de manera que cada es necesario recircular mas potencia para conseguir crecer o mantenerse.

Para mantener un crecimiento 0 en la curva azul, bastaba recircular 250MTEP, para mantener el crecimiento 0 con la curva granate se necesita recircular 2000MTEP.

Lo que interesa a la sociedad, es obtener la mayor cantidad de potencia neta. Por lo que resulta mas conveniente recircular 1000Mtep  y que se reduzca la potencia bruta al año siguiente en 100Mtep, a tener que recircular 2000Mtep para evitar esta reduccion de 100Mtep.

Por eso graficas como la siguiente no son realistas

En el 2030, estarian recirculando el 90% de la potencia, ¿Para que? ¿Para amortiguar las tasas de decrecimiento de la potencia bruta?
Estarian destinando casi todo el petroleo disponible en ese momento en mantener unas instalaciones que apenas van aportar petroleo en un futuro.

Ratio de crecimiento autosostenido

 Otro parametro interesante es el Ratio de crecimiento autosostenido.
Volviendo a la curva de crecimiento vs recirculación, si recirculamos toda la energia que estamos producciendo. ¿Cuanto creceremos?

Supongamos que tenemos un pozo petrolifero y destinamos todo el petroleo que nos proprociona, a producir nuevos pozos petroliferos, que volvemos a destinar a producir mas y mas pozos.
Es decir, no destinamos nada a la sociedad todo lo recirculamos.

La velocidad a la que creceria la produccion bruta de petroleo, es el RCA o ratio de crecimiento autosostenido.

Esta no se mantiene constante, sino que depende de la abundancia del recurso, su facilidad de extraccion y la tecnologia disponible.
Inicialmente cuando habia grandes yacimientos de petroleo por explotar, el RCA era muy elevado, a medida que se va explotando este va disminuyendo.  Llegara un punto en el que este sea cero.
Aunque se recirculara todo lo que produce, no se evitaria el declive.  Y a partir de hay el RCA seria negativo.

La fotovoltaica ha seguido el camino inverso. Inicialmente tenia un RCA muy bajo(probablemente negativo), y a medida que ha ido mejorando la tecnologia y abaratandose, ha ido aumentado el RCA. En algun momento se cruzó con  el de los combustibles fosiles y ahora es mayor.


Crecimiento autosostenido Vs crecimiento real
Se puede comparar el RCA en un monento dado, con el crecimiento real.
Si son iguales, significa que se esta recirculando toda el flujo de energia producido, por lo que no hay energia neta para la sociedad.
Si el crecimiento real es menor que el RCA significa que solo se recircula una parte y hay un flujo de energia neta hacia la sociedad.

Y por ultimo, si el crecimiento real es superior al RCA significa que el flujo de energia que se recircula es superior al que produce, es decir que hay un flujo de energia de la sociedad a la fuente. O dicho de otro modo, que es un sumidero de potencia.


RCA Vs TRE

La TRE no permite determina si una energia es una fuente o un sumidero.
Es decir si flujo neto de energia es de la fuente a la sociedad o de la sociedad a la fuente.

Falla porque no tiene en cuenta el aspecto temporal y esta definida en terminos de energia y no como potencia.

 Lo que define la direccion del flujo de energia no es la TRE sino el RCA.

Una fuente con un TRE elevado sera un sumidero si crece lo suficientemente rapido. Y al reves, una fuente con un TRE muy baja(ncluso menor que la unidad), puede proporcionar un flujo de energia neta a la sociedad  si decrece .