¿Nos visitas desde USA? Entra a tu página Rankia.us.
Ecos solares. Apuntes de energía y economía.

Termodinámica para torpes (II) - La terrible ineficiencia energética global acalla a los catastrofistas

En la primera entrada de la serie Termodinámica para torpes y que tanta aceptación tuvo hace ya tiempo, muchísimas gracias por cierto a los que se tragan mis soporíferos y pedantes textos, me decidí a hablar, sobre todo, de lo que no era posible obtener de la Naturaleza si nos atenemos a los Pincipios de tan magna ciencia. El fin principal de ese post era orientar un poco a la concurrencia a la hora de detectar a vendehumos energéticos que prometen lo que es termodinámicamente imposible obtener, a cambio siempre, claro está de suculentas sumas de dinero o notoriedad en la red.

Por cierto, haré un inciso en esta introducción para publicitarme como consultor energético. Si le ofrecen alguna vez un invento energético revolucionario que promete acabar para siempre con la escasez de energía, una iniciativa que estimula enormemente su avaricia y para la que sólo le piden un cierto dinero para montar prototipos o plantas demostración, muy probablemente esté siendo presa de las alucinaciones de un loco o de los engaños de un estafador o vendehumos. Para salir de dudas nada mejor que contar con un experto que le ayude a contrastar el "invento" con las Leyes de la Termodinámica y así no formar parte de los millones de personas que han sido engañados por no saber que el móvil perpetuo es imposible de obtener. Póngase en contacto conmigo y saldrá de dudas aplicando pura Ciencia.

Cien por cien confidencial.

 

En esta segunda entrada de Termodinámica para torpes que tanto se ha hecho de rogar y que dedico al forero Gaspar por su perspicacia, simpatía... e insistencia, hablaré, por el contrario, de las inmensas posibilidades que ofrece hacer simplemente las cosas bien y con cabeza en el plano del ahorro y la eficiencia energética, posibilidades que la Termodinámica define como plenamente realizables y para las cuales no se hace necesario el concurso de ningún tipo de adelanto tecnológico en el futuro, sino simplemente ordenar y planificar de forma correcta las herramientas del presente. Determinados cambios en el sistema energético como, por ejemplo, una drástica reducción de la energía necesaria para mantener funcionando toda la economía mundial, son plenamentes realizables porque las limitaciones a estos cambios no son físicas, económicas ni tecnológicas, sino sobre todo sociales, de modificación de hábitos y costumbres y de reducción de la estupidez humana a nivel mundial.

Con este post tengo toda la intención no sólo de alertar sobre el terrible y evidente derroche económico que comete esta civilización a la hora de manejar la energía, sino de hacer ver a aquellos que nos venden el apocalipsis energético y, ya puestos, de deuda pública, petrolero, social y tecnológico y todo ello mezclado en un batiburrillo que a veces ni ellos mismos entienden, como algo totalmente inevitable, están bastante equivocados.

Y, desde que el petróleo ha bajado tanto de precio, muy callados que están también.

 

Ya es hora de que reventar mantras del tipo "la especie humana no tiene remedio ni solución posible".

"El blog revientamantras" me dijo un forero que podría denominarse a Ecos Solares.

Claro que tenemos remedio, por supuesto que sí. Las posibilidades de mejorar en el manejo de la energía que consumimos no son amplias, sino inmensas. La historia nos enseña que de todas las crisis, incluso de las energéticas, el ser humano ha salido victorioso debido en gran parte a dos factores: tecnología y ambición.

La tecnología no necesita presentación. Sólo háganme un favor: cuando hablen de Facebook, Google y demás empresas que han revolucionado las comunicaciones, hablen de empresas TICs o empresas de interenet y/o comunicaciones, no de empresas tecnológicas. Para mí una empresa tecnológica es cualquiera que invierta constante y fuertemente en desarrollar su propia tecnología, fabrique redes de comunicaciones, cohetes espaciales o coches eléctrico.

En cuanto a la ambición bien entendida, me parece una de las cualidades más positivas que encuentro en nuestro acervo genético. La ambición es, como decía Gordon Gekko, esencialmente buena. La ambición nos impulsa a progresar, a investigar más, a ahorrar, a ser más productivos, a querer mejorar nuestras condiciones de trabajo, de vida, la vida de nuestros hijos y allegados y la propia salud. Es la ambición el motor de la conquista del planeta y la que nos llevará, junto con una sed inagotable de explorar y saber también íntimamente imbricada en el ADN humano, más allá de nuestro planeta.

Algún día.

Mientras ese día llega y no, debemos barrer la casa y cuidarla como lo que es, nuestro único hogar. No tenemos segunda residencia en la playa.

 

Mucho más dañino que soñar despierto es empeñarse en castrar la imaginación

La ambición, repito, bien entendida, no es un problema si se tienen en cuenta los límites físicos y termodinámicos del sistema. Es ambicioso querer contar con un vehículo eléctrico de 400 km de autonomía, 35.000$ de coste y que acelere de 0 a 100 en seis segundos, pero no es físicamente imposible. En cambio, solucionar la necesidad de energía de África con centrales nucleares, a pesar de que se vendía esa idea en los años setenta, es imposible. Son demasiado caras, además de peligrosas, y termodinámicamente un puñetero desastre.

En cambio, constreñir las capacidades de la especie humana bajo el mantra de la imposibilidad de cambiar de modelo es terriblemente improductivo. Aplastar los sueños de realizar proyectos difíciles, pero tecnológica y físicamente posibles, yo diría que casi que debería estar penado por Ley.

No puedo creerme realmente que haya gente que piensa que si un país consume una gran cantidad de petróleo no sea capaz de consumir sólo la mitad si se aumenta su eficiencia de uso al doble. La Ciencia y la Técnica no sólo dicen que eso es posible, sino que ACONSEJAN que se haga. No sólo es posible porque cada vez existen motores más eficientes, cambios de modalidades de transporte, conciencia de ahorro y ambiental y políticas públicas que lo persigan, sino que seremos capaces de anular nuestra actual adicción al petróleo por una razón mucho más sencilla: Utilizamos tanto petróleo porque está ahí, es barato, terriblemente barato, y muy versátil. Es una materia prima escandalosamente buena, tirada de precio, y que nos a dejan en la puerta de nuestra casa. Pero el petróleo, aún siendo un material estupendo, no es el único que puede servir a nuestros propósitos de obtener energía. Es sólo el más asequible y el mejor si uno de tapa la nariz a la hora de quemarlo.

 

Que el petróleo está tan presente en nuestras vidas no significa que no pueda sustituirse de forma gradual.

 

De hecho, ya se está haciendo. En la matriz energética de muchos países el petróleo empieza a perder importancia desde 2007 como fuente energética.

En cuanto a los recursos disponibles, parece que podrían estar empezando escasear algunos de ellos y uno de los que más preocupan es la energía (fósil, claro, la renovable no escasea ni lo hará en mucho, mucho, muchísimo tiempo). Pues bien, hoy vamos a ver que la energía no sólo no escasea, sino que el principal yacimiento energético pasa inadvertido junto delante de nuestros ojos por pura estupidez: El ahorro y la eficiencia energética.

Mi única duda es si seremos capaces de cumplir nuestros ambiciosos planes de colonización humana del Universo antes de cargarnos este planeta. Pero soy positivo al respecto porque, como veremos a continuación, tenemos mucho, pero que mucho margen de mejora, un margen certeramente señalado por la Termodinámica.

 

¿Tiene sentido ser optimista racional?

En uno de mis posts anteriores, El optimista racional, alertaba del hecho de que en internet proliferan todo tipo de textos y páginas Web de corte apocalíptico respecto a una supuesta escasez de energía en un futuro, más específicamente petróleo, que nos mandaría, en el caso más extremo de la Teoría de Olduvai, a la edad de piedra. Gráficamente, la risible Teoría de Olduvai es algo así.

 

  

 

Discutir con personas que defienden ideas apocalípticas tan fuertes y que ponen los pelos como escarpias provocando esa especie de fascinación que sentimos cuando vemos una peli de catástrofes, en tiempos en los que se sabe que se puede mantener una casa medianamente electrificada con un mini-aerogenerador, un depósito de agua, sin ni siquiera contar con baterías eléctricas, es agotador. Yo ya renuncié hace tiempo a emplear mi escaso tiempo en ello. No se saca nada en claro y es inútil tratar de dialogar con personas que no se mueven un ápice por querer acercarse a la verdad, si es que existe, o tratar de aprender del otro, sino que lo único que pretenden es salirse con la suya. Es muy cansino ver como se aferran al último panfleto editado por una revista pseudocientífica para encontrar el último argumento, pobremente sustentado y directamente atacado con sólidos argumentos por lo que denominan el "establishment científico", cuando tenemos por otro lado ¡hasta al mismísimo Papa! concediendo valor y veracidad a ese consenso científico.

A veces la calidad de los enlaces o documentos que aportan es risible cuando no contiene directamente errores aritméticos de bulto, con lo cual uno ya se cansa de decir: "tío, déjalo, ¿no ves que estás empecinado?". Para colmo suele escasear el sentido común en los argumentos y, como guinda al pastel, suelen seguir tratamientos médicos pseudocientíficos como la homeopatía y tienen la peligrosa costumbre de no vacunar a sus hijos, poniendo así en riesgo a toda la Comunidad. Joyitas del "New Age" y la era Acuario, algunos con carrera y doctorado, oiga.  Ciertamente se ha creado una teoría pseudocientífica en torno a esta cuestión del crash-oil que cuenta con todos los perejiles para entrar directamente en el Magufo's Hall of Fame junto con los negacionistas de las vacunas y los creyentes en la homeopatía y la memoria del agua, por decir sólo cuatro burradas que no resisten el más mínimo chequeo por un aspirante a científico de doce años de edad.

Para todos ellos escribí El optimista racional

 

El argumento que suelen seguir estos amantes de las historias de terror energéticas para mantener las tesis catastrofistas es más o menos el siguiente:

El hecho innegable es que la especie humana necesita energía para su mantenimiento y progreso. Como más o menos la mitad de la energía la obtenemos del petróleo y existe un pico del petróleo constatado que si no ha llegado ya llegará algún día, el desastre va a llegar sí o sí y no podemos hacer nada por remediarlo.

 

Dentro de esta tesis que se viene a llamar de forma global como crash-oil hay distintas corrientes de pensamiento. Están desde lo más moderados que defienden un decrecionismo económico para llevar a la humanidad a niveles de población y actividad soportables (algunos hablan de 1.000 millones de personas máximo como límite de lo que podría sustentar la Tierra en su conjunto) hasta los que dicen que sin ningún lugar a dudas volveremos a la Edad de Piedra como los olduvayenses. También encontramos neomalthusianos, peak-oilistas moderados, decrecionistas radicales y negacionistas de todo tipo. Hay de todo en la viña del señor, pero existe un denominador común en estas tesis. La forma de razonar, por lo general, es la siguiente:

  • Hecho 1: El mundo necesita mucha energía para seguir funcionando. Ahí estamos casi todos de acuerdo. Lo que ocurre es que muchos pensamos que esa "mucha energía" puede ser muchísima menos que la que empleamos actualmente, y de eso va este post como veremos más adelante.
  • Hecho 2: El mundo no podrá obtener tanta energía en un futuro tras llegar al peak-oil. Y ahí es donde los que conocemos muy bien las capacidades de las energías renovables, así como la inmensa ineficiencia del sistema energético mundial, que sospechamos no logra aprovechar más que una minúscula parte de toda la energía puesta en juego, nos revolvemos como gato panza arriba y con un agudo dolor de barriga. El dolor de barriga proviene de ver como los más elementales principios de la termodinámica son violados y las posibilidades de los sistemas renovables, muchos de ellos aún en fase de desarrollo, son ignorados.

 

Y a continuación, lo normal es que la comunidad peakolera nos venda el desastre más absoluto, negando las posibilidades que los avances tecnológicos nos brindan para extraer energía del medio ambiente de una forma cada vez más sencilla y barata.

Pero bueno, esto no quedaría más que en un choque de ideas entre peakoilistas y un, digamos, tecno-optimista moderado, si queréis dedicarme un calificativo al uso, si no fuera porque.. ¡tachán, tachán!

 

La termodinámica acude en mi ayuda.

 

Aquí es donde creo, y diré "creo" para mantener un atisbo de humildad, patinan muchísimos catastrofistas, decrecionistas, pesimistas y una panoplia amplia de peak-oileros cuyo fundamentalismo no admite abrir la mente a los verdaderos límites de la Ciencia.

Los defensores de la teoría del peak-oil, (entre los que me encuentro) que no admiten más que un futuro muy negro para la humanidad futura (entre los cuales, obviamente, no me encuentro) suelen cometer varios fallos de concepto a la hora de diseñar sus tesis y, por supuesto, desconocen los límites más básicos descritos por la Termodinámica a la hora de tratar los flujos energéticos. Voy a describir sólo alguna de los patinazos más obvios para no enfangarnos con ecuaciones que aburrirán al personal.

Y no voy a entrar ni siquiera en criterios de carácter económico, como la constatación de que la curva de aprendizaje existe en todas las tecnologías renovables, posibilitando acceder a renovables cada vez más baratas hasta el punto de que en España las centrales eólicas y fotovoltaicas no necesitan de prima alguna (ver Ley de Swanson), pero creo que la cosa está clara: si algo se hace cada vez más barato, ¿se acabará utilizando más o menos?

 

¿La demanda de energía primaria por parte de la humanidad no se puede reducir?

¿Perdón? ¿La demanda de energía es fija e inmutable y sólo depende de la actividad económica global? ¿Y donde dejamos conceptos como la intensidad energética?

Intensidad energética mundial real y predicción. Fuente: The Economist

 

Un argumento muy utilizado entre los defensores del apocalipsis energético es asumir que la humanidad viene a necesitar, aproximadamente, 15 TW (Terawatios, un millón de Megawatios) de potencia energética total en forma de energía primaria. Como el peak-oil hará imposible tener tanta energía, el mundo se va al guano. Fin del argumento.

Con dos huevos.

Y pregunto yo, ¿qué hay del ahorro energético? ¿Y si ponemos en marcha proyectos ambiciosos de ahorro? ¿No podríamos reducir la cifra a 10 TW ó a la mitad incluso? ¿Y si imponemos normativas para que cada coche no pueda gastar máas de 4 litros a los cien, cambiamos ventanas por otras más eficientes, usamos más la bici, implantamos planes de ahorro en el trabajo a gran escala, etc? ¿No funcionaría, paradoja de Jevons aparte?

Respuesta muy simplificada: No, porque como no hemos sido capaces de hacerlo en un pasado, significa que no sabemos o no podemos.

Sí señor, ¡y tras soltar ese argumento se quedan tan anchos! Y para nada tienen en cuenta que, precisamente, es muy difícil ahorrar en un determinado recurso si este es muy barato, caso del petróleo. Que me corrijan los economistas pero, ¿no es el precio el encargado de transmitir la información sobre la escasez de un determinado bien? De hecho, la reducción del uso del petróleo que se está dando en las economías occidentales no viene derivado del hecho de su precio, sino de las cada vez más estrictas regulaciones ambientales que posibilitan que no vivamos en una nube de smog permanente. Si me apuran, el parque móvil se volverá eléctrico sí o sí, independientemente del precio del petróleo en un futuro. 

¡Es la salud, estúpido! Son los casos de cáncer que se multiplican por respirar aire envenenado.

Los que conocemos bien el mundo de la energía y su transformación para mantener en funcionamiento el sistema, solemos flipar al ver unas supuestas demostraciones de que el mundo es incapaz de consumir menos energía (no confundir con decrecer o bajar nuestras aspiraciones de vivir mejor), que en muchos casos son, más que pueriles, son directamente pseudocientíficas.

Lo cierto es que esta cifra de los 15 TW (ó 12 ó 18, no se conoce bien la cifra global, pero se mueve aproximadamente por ese orden de magnitud) ni es inamovible ni, ojo al dato, tampoco es cierta. Y aquí es donde debemos hablar de un concepto muy común pero también sencillo en termodinámica:

 

La energía primaria

Esta cifra de energía "necesaria" de 15 TW es tan sólo la potencia de energía primaria que consume toda la humanidad de media. Para los legos en la materia, cabe explicar que la energía primaria es toda forma de energía disponible en la naturaleza antes de ser convertida o transformada. Es decir, la energía "cruda", en estado base. Por ejemplo, todas las gasolinas, gasóleos, querosenos, butanos, propanos y gasoils destinados a ser quemados, todos los derivados del petróleo tienen su base, obviamente, en petróleo crudo. Este crudo es una parte de toda la energía primaria que consume la humanidad, y hoy por hoy es la parte más importante. Eso sí, que el mundo dependa en un 50% del petróleo como energía primaria puede indicar dos cosas:

  1. Que no hay sustitución posible a ese aporte.
  2. Que es una fuente de energía primaria cómoda, barata y eficaz, pero que si deja de serlo puede encontrarse un sustituto.

 

Imagínense que opción defiendo yo de entre las dos.

Pues bien, vamos a analizar la trayectoria de una sola de estas fuentes de energía primaria, mi "queridísima y muy rentable" energía nuclear la cual no sabe de donde sacar los billones para decomisionar sus obsoletas y muy radiactivas centrales, para comprender por qué esta cifra dada como fija o eternamente creciente no es inamovible.

 

El caso de la energía nuclear de fisión: Haciendo trampas en el cómputo de la energía primaria

Tomemos el caso de la energía nuclear de fisión (una de mis favoritas como sabéis, ji, ji...), aunque podríamos haber elegido cualquier tipo de energía primaria que sirviera para producir electricidad por medio de un ciclo termodinámico, por ejemplo también gas o carbón. Hoy día, la energía nuclear de fisión, que es el único tipo de energía nuclear que existe a escala comercial (comercial ruinosa, eso sí), sólo puede utilizarse para producir electricidad por medio de centrales nucleares que, básicamente, convierten el calor generado en la fisión de los átomos radiactivos, como uranio, para mover turbinas de vapor que, a su vez, producirán electricidad con un alternador. Como vemos, desde que se fisiona el átomo hasta que se produce electricidad hay transformaciones. Y en termodinámica la palabra "transformación" implica siempre "pérdidas". Lo cierto es que desde que se rompe al átomo hasta que la electricidad es volcada en la red sólo se aprovecha en torno a un tercio del calor generado en esa máquina del diablo llamada reactor nuclear. El resto acaba directamente en el medio ambiente cerca de la central en forma de agua o aire calentados.

Y es que una central nuclear no es más que una central térmica empleada para la generación de energía eléctrica a partir de calor generado por la rotura de los núcleos de los átomos. En esencia, el combustible nuclear que se guarda en la vasija del reactor proporciona calor a un fluido a base de agua. A partir de aquí el camino para producir electricidad es prácticamente el mismo que en una central térmica  de gas o de carbón. Este fluido, calentado a unos 400ºC, se lleva a una turbina y con la ayuda de un ciclo termodinámico convencional mueve unos alternadores que transforman el trabajo mecánico en energía eléctrica, la cual se devuelva a la red eléctrica de alta tensión y de ahí llegará a los puntos de consumo.

 

Esquema básico de una central nuclear.

 

El fluido caliente, una vez pasado por la turbina, y habiendo cedido sólo una parte de su energía, vuelve al reactor. Pero para mantener la reacción nuclear bajo control y que no se convierta en otro Chernóbil, hay que enfriar el fluido antes de cerrar el ciclo o no seremos capaces de enfriar correctamente la vasija que contiene el combustible nuclear. Esto se hace con ayuda de un embalse cercano, al cual se le "regala" una contaminación térmica brutal o bien se utilizan las famosas y llamativas torres de refrigeración, donde lo que se hace es dar una "ducha" al fluido por medio de refrigeración evaporativa.

 

Torres de Refrigeración de la Central Nuclear de Cofrentes (Valencia)

Torres de Refrigeración de la Central Nuclear de Cofrentes (Valencia). Al contrario de lo que se piensa, el humo blanco que expulsan es sólo aire cargado de humedad. Más allá de una importante carga térmica para el ambiente, no hay contaminación alguna en esas nubes... si todo funciona como debería funcionar.

 

En cualquier caso, se elija el método de refrigeración que se elija, lo cierto es que en una central nuclear o cualquier otra central termoeléctrica, de toda la energía aprovechable que proporciona la fisión del átomo de uranio, no se aprovecha más de una tercera parte como digo.

El resto de la energía, un 67% de la energía útil del uranio, se tira en forma de calor al medio ambiente sin haberse aprovechado lo más mínimo.

Las centrales nucleares españolas vienen a producir un 20% de la electricidad peninsular. Así que, si fuéramos capaces de aprovechar todo el calor malgastado, calor que está contaminando el medio circundante de la central con energía térmica, podríamos suplir de sobra toda la necesidad de calefacción de España. Pero no es posible, no podemos montar una red de tuberías desde Almaraz hasta Madrid ni es seguro hacerlo en caso de accidente nuclear... Aunque los soviéticos lo hicieron.

También hicieron posible que Chernóbil se asocie a un tipo de pesadilla.

Podemos intuir con ejemplos sencillos como este que el sistema eléctrico occidental es altamente ineficiente. Si ya tan pronto como a la hora de generar electricidad con grandes centrales sólo aprovechamos un tercio de la energía disponible, mal vamos. Y ojo, este ejemplo no es especialmente ineficiente. Hay centrales que no se conforman con un 33% de eficiencia, por ejemplo las de gas de ciclo combinado pueden llegar al 50%,pero otras de milagro llegan al 25%. El caso es que, al final, de toda la energía primaria que entra en el sistema eléctrico, se cree que sólo se aprovecha entre un 20% en forma de electricidad "en casa" tras sumar pérdidas adicionales en la red. El resto, simplemente, lo absorbe el medio ambiente como puede. Aunque en honor a la verdad, debemos ser conscientes de que toda la energía, se utilice bien o mal, acaba finalmente en el medio ambiente.

Díganem ahora que no hay margen de mejora. Les ayudaré a verlo un poco mejor con el Diagrama Sankey simplificado de los esquemas de flujo energético de la UE-27 de 2007. No ha variado gran cosa a pesar de haber pasado diez años, sólo ha aumentado la participación de energía renovable en la matriz.

 

Diagrama "Sankey" de los flujos energéticos de la Unión Europea (27) en 2007. A la izquierda las fuentes de energía primaria en estado original (otras fuentes, nuclear, renovables, gas, carbón, petróleo). A la derecha el destino final de la energía: energía perdida y energía final utilizada (used energy). En medio, los distintos procesos de transformación de energía primaria en energía final y energía desperdiciada.

 

Lo primero que llama la atención de este diagrama es que Europa tira al medio ambiente las dos terceras partes de la energía primaria que demanda.

Así de crudo, sin más. Al menos.

Pero hay mucha más tela que cortar si descendemos un poco más a desmenuzar la realidad. Hay estudios que dicen que esta regla de que las dos terceras partes de la energía consumida "se tiran" en realidad se queda corta.  Mirad la categoría "energy losses", la cual quizás es demasiado optimista, un 62,26% me parece poco, bastante poco. Luego en "casa" o en la "fábrica" se tira mucha más energía adicional. Sin duda es el sector transporte el que más pierde en valor relativo. Se calcula que el rendimiento de un coche de combustión interna viene a ser del 20% comparado con un 75% (fácilmente) de.... ¡en efecto, un vehículo eléctrico!

La magia del vehículo eléctrico no reside sólo en que se mueva sin emitir gases, su gran reprís o que se pueda cargar directamente con energía solar o eólica. Además no existe combustión interna en el motor, por lo que la eficiencia de todo el proceso que implica llevar la energía química de las baterías a mover directamente las ruedas es altísima. Entre tres y cuatro veces mayor que en un moribundo motor de combustión interna.

Y es que se sospecha que el mundo consume energía de una forma terriblemente ineficiente, mucho más ineficiente de lo que expongo por aquí.

 

Del total de energía que consumimos a nivel mundial, sólo el 2% es realmente aprovechada. El 98% restante se desperdicia haciendo altamente ineficiente los patrones de consumo energético actuales. Según el Índice de Prosperidad Económica y de Productividad Energética 2015, elaborado por The Lisbon Council, Ecofys y Quintel Intelligence y encargado por Philips, la mejora de la productividad energética conllevaría un enorme potencial para la sociedad, elevando el desarrollo económico y ampliando los beneficios ambientales y sociales.

Fuente: ABC

El 98% de la energía consumida a nivel mundial se desperdicia

 

¿Qué creen que pasará cuando los efectos ambientales de la contaminación en las grandes ciudades del mundo, no sólo China sino también Europa y Estados Unidos conduzcan a un cambio de modelo de movilidad desde el vehículo fósil de combustión interna con un 20% de rendimiento a otro eléctrico con un 75%-80% de eficiencia?

¿Y por qué hablar en pasado, acaso no está ya ocurriendo...?

¿Y si además llamamos la atención sobre el hecho de que no existe transformación ni pérdidas algunas en ciertas fuentes renovables?

En el caso de la energía nuclear de fisión ya hemos visto que su rendimiento termodinámico suele ser del 33%. Pero en el caso de un aerogenerador, energía eólica, el rendimiento que se suele tomar es del 100% por una mera convención. En efecto, el rendimiento de un dispositivo que transforma el viento en energía debería ser la energía obtenida dividida por la energía potencial que transporta el viento. Pero no se hace así. Lo mismo pasa con la energía hidráulica y, en general con cualquier renovable que no tiene un ciclo térmico en su central. Si me han seguido hasta aquí es muy fácil deducir lo que está pasando en el mundo... a medida que las renovables se introducen en la matriz energetica más y más y desplazan a las fuentes de energía convencionales, la energía primaria necesaria puesta en juego va decreciendo, así como las pérdidas asociadas al sistema. En el diagrama Sankey de arriba está ocurriendo que por cada 3 unidades de energía a la izquierda del diagrama primaria que se retira por jubilación de centrales de carbón o nucleares, sólo se añade 1 unidad de energía renovable eólica o solar. Es decir, cuanta más energía renovable utilicemos menor es la necesidad de energía primaria.

Por eso elegí el título: Haciendo trampas en el cómputo de la energía primaria.

Como hechos asociados a la ingeniería contable hay dos que son de cajón y que obligan a hablar de renovables cuando nos referimos también a ahorro. Cuando se defiende la imposibilidad de las renovables para cubrir la demanda energética mundial se suelen cometer dos fallos de bulto. ¿Recuerdan los dos hechos qe suelen aducir los catastrofistas de Olduvai?

 

  • Hecho 1: El mundo necesita mucha energía para seguir funcionando. 

El fallo de este planteamiento es que la demanda energética mundial actual se suele tratar como un número inmutable y que jamás podrá reducirse, en todo caso tiende a aumentar porque así la historia lo enseña. Sin embargo, se obvian dos aspectos que ya he tratado:

El primero es lo ineficiente que es el sistema energético mundial en la actualidad, es decir, la energía directamente desperdiciada, que es muy cuantiosa. Más o menos sería como decir: "Como siempre hemos usado petróleo y en estas cantidades, es porque lo necesitamos", cuando la frase correcta, en mi opinión, sería: "Hemos usado petróleo porque es la fuente energética más cómoda, y consumimos mucho porque nos lo podemos permitir, cuando empiece a escasear habrá que ponerse las pilas". No obstante, si diéramos este argumento por válido vienen las renovables al rescate.

El segundo aspecto es que las energías renovables que producen electricidad directamente sin necesidad de un ciclo térmico en la central (eólica, solar, hidráulica) al entrar en la matriz están reduciendo enormemente esos 15 TW de necesidad de potencia mundial. De hecho, me atrevo a afirmar que si todas las fuentes de energía fueran renovables y en 50 años prescindiéramos por completo de carbón, gas, petróleo y nuclear, sin llegar a implementar medidas de ahorro o eficiencia alguna, la potencia necesaria de energía primaria se reduciría fácilmente a la mitad.

Sin cambiar una bombilla para poner un LED. Simple y llanamente por ingeniería energética contable, ojo.

 

  • Hecho 2El mundo no podrá obtener tanta energía en un futuro tras llegar al peak-oil.

Para estimar las posibilidades tecnológicas de las renovables en un futuro los crashoil fans suele recurrir a las formas de producir la energía de hace diez o quince años, ni siquiera a plantas que se construyen actualmente o a prototipos que podrían estar listos en dos o tres años. Son comunes las frases "No puedes llenar el Sáhara de huertos solares" o "no hay litio para tanta batería de coche eléctrico", como si la energía solar moderna consistiera en montar las mismas megaplantas solares de hace 10 años o como si tuviéramos que electrificar exactamente todos los vehículos sobre la faz de la Tierra, con las baterías de hoy, a los precios de hoy y la tecnología de hoy. Cuando veo esos argumentos para mí la sensación es la misma que si viera los vídeos de Muchachada Nui porque las tecnologías que sacan a relucir cuando hablan de las renovables suele causarme la misma impresión que ver estos videos en blanco y negro: hilaridad.

 

 

Y a todo esto, ¿cuándo hablamos en detalle del ahorro y la eficiencia?

En una próxima entrega de Termodinámica para torpes, la cual espero y deseo que no tarde tantoen llegar  como la actual. El mundo del ahorro energético es complejo y apasionante. Pero por ahora les dejo sólo con dos hechos termodinámicamente incontestables:

  • La tasa de conversión de la energía primaria en energía eléctrica de las tecnologías eólica o hidráuclia es de cerca del 90% por pura convención contable, mientras que las grandes centrales eléctricas convencionales oscilan en torno al 33%. Luego las necesidades de energía primaria de la humanidad pueden reducirse muchísimo mediante la introducción masiva de fuentes renovables.
  • La energía primaria no utilizada acaba directamente en el ambiente en forma de calor y genera otros efectos colaterales, como contaminación, incremento del efecto invernadero y consumo ingente de agua.

Sean prudentes y ahorren energía y dinero.

 

Disclaimer

Este post, como todos los que aparecen en el blog Ecos Solares cuando se analizan oportunidades de inversión y/o especulación, es una reflexión que comparto libremente en Rankia por motivos puramente educativos, de incremento desmesurado del ya de por sí desmesurado y soberbio ego personal y de fortalecimiento de amistad y relaciones personales con otros inversores particulares de la Comunidad de Rankia, y nunca se podrá considerar como una recomendación de inversión. El usuario que está detrás del nick "Solrac" no está habilitado para crear recomendaciones de mercado, gestionar carteras ajenas y ni lo hace ni pretende hacerlo al margen de la Ley. Este usuario, en todo caso, sólo ejerce actividades de inversión acogidas en el artículo 62.3 de la Ley 24/1988, de 28 de julio, del Mercado de Valores como excepciones a la aplicación de dicha Ley. La decisión de invertir es personalísima y autónoma y debe realizarse en un marco responsable por adultos formados.

  1. #1

    1755

    Vaya currada que te has metido. Ese posteo te ha "robao" unas cuantas/bastantes horas, porque está muy bien pensado, tramado y definido y es muy interesante; es de ley reconocerlo.
    Has ido en el meollo del asunto: o sustitución del carbón-petróleo o muerte por envenenamiento y la ineficiencia de las máquinas térmicas.

    Hace unas semanas leía que este par de gemelos treintañeros proponen recuperar el 3% de la energía del coche. Ocurre que les dieron un premio y no les ha quedado otra que montarse una empresa porque no han sido capaces de encontrar trabajo. Es decir, son emprendedores a la fuerza. Espero triunfen y creen muchos puestos de trabajo/investigación aquí.

    http://www.fondoemprendedores.fundacionrepsol.com/es/proyectos/recuperacion-calor-residual-vehiculos-generando-energia-electrica-su-autoconsumo

    http://www.nablatherm.com/

    Y aquí va otra iniciativa que espero que también triunfe: http://www.elmundo.es/economia/2015/01/22/54bfea2fca4741d0318b456f.html

    Hasta no hace tanto, el tema de la eficiencia energética no interesaba en absoluto.
    Salud.

  2. #2

    Borhammer

    Gran Artículo Solrac. Como siempre.
    Pero escribe mas a menudo!

    Un abrazo

  3. #3

    Solrac

    en respuesta a 1755
    Ver mensaje de 1755

    Gracias.

    Pues el invento de estos dos señores es tan "mu tonto" como tremendamente efectivo y sencillo. En otro estado de la primera economía del mundo ya le habrían financiado.

    Saludos

  4. #4

    Solrac

    en respuesta a Borhammer
    Ver mensaje de Borhammer

    Macho, soy la antítesis del bloguero de éxito. Escribo poco y cuando lo hago publico en vacaciones y solo enormes parrafadas. No sé ni cómo seguís ahí jaja

  5. #5

    Buenallave

    Muchas gracias por el trabajo realizado. Me quito el sombrero.

    Hoy me apetece añadir un poco de sal en las heridas patrias. Durante la primera semana de julio, me metieron en un coche durante 4 horas y me llevaron desde Ankara a una pequeña ciudad de Turquía. A lo largo de 500km, me harté de ver casas con sistemas solares, algunos para generar electricidad, y muchos para calentar agua. Y en esa pequeña ciudad, también vi bastantes cacharros similares en los tejados.

  6. #6

    Marco Porcio Catón

    Un estúpido pensamiento.

    ¿Caso de que el coche eléctrico se generalice, hasta qué lejano universo podría llegar el precio del recibo de la luz?

  7. #7

    1755

    en respuesta a Marco Porcio Catón
    Ver mensaje de Marco Porcio Catón

    Es simple: si un "conductor tipo" hace 10.000Km/año y gasta 8 l/100km y el lito cuesta 1'2 € y de ese litro el 70% son impuestos, el Estado recauda 672 €/año de cada "vehículo tipo". Los Estados no pueden renunciar a esos ingresos, así que a medida que la venta de combustibles caiga como consecuencia de la sustitución de vehículos térmicos por eléctricos, se inventarán un impuesto de "disponibilidad de carreteras", que será anual y de obligado pago, para que los "vehículos eléctricos tipo" puedan circular, por importe de 672€.
    Lo tienen todo pensado.
    Salud.

  8. #8

    Pluto50

    Los principales diseños de reactores que se están estudiando son:

    Reactor rápido refrigerado por gas (GFR): Reactor de espectro de neutrones rápidos capaz de utilizar como combustible gran parte de los residuos actuales, refrigerado por helio y con ciclo de combustible cerrado.
    Reactor de muy alta temperatura (VHTR): Reactor refrigerado por helio y moderado por grafito con un ciclo de combustible abierto de uranio. Se puede adaptar a la producción de hidrógeno.
    Reactor supercrítico refrigerado por agua (SCWR): Reactor refrigerado por agua a alta presión y alta temperatura que funciona por encima del punto crítico termodinámico del agua.
    Reactor rápido refrigerado por sodio (SFR): Reactor de espectro rápido, puede consumir como combustible los residuos radiactivos actuales, refrigerado por sodio y el ciclo de combustible es cerrado para la gestión eficiente de los actínidos y la conversión del uranio fértil.
    Reactor rápido refrigerado por aleación de plomo (LFR): Reactor de espectro rápido refrigerado por metal líquido de bismuto-plomo con ciclo de combustible cerrado para la conversión eficiente de uranio fértil y la gestión de actínidos.
    Reactor de sales fundidas (MSR): Produce energía de fisión en una mezcla de combustible de sales fundidas en circulación con un ciclo de combustible de reciclaje completo de actínidos.
    https://www.technologyreview.es/s/6154/viaje-al-futuro-de-la-energia-nuclear-limpia-barata-y-prueba-de-fallos
    http://www.world-nuclear.org/information-library/current-and-future-generation/molten-salt-reactors.aspx
    https://www.nei.org/News-Media/News/News-Archives/OECD-Calls-for-Doubling-of-Global-Nuclear-Capacity
    https://quimica-ingenieriaenergia.wikispaces.com/REACTORES+DE+FUSI%C3%93N+Y+FISI%C3%93N+NUCLEAR#7

  9. #10

    Bender

    en respuesta a Buenallave
    Ver mensaje de Buenallave

    Si llevar el suministro "convencional" a tu casa es lo sufientemente caro, se buscan otras alternativas.

    Si no hay gasolina para el tractor, se vuelve al burro, al buey que tire del arado. Si quemar leña para cocinar es prohibitivo porque ya se han talado todos los árboles, se puede usar el horno solar, un espejo aproximadamente parabólico que concentra la luz solar en tu caldero. Si no hay agua potable a precios asequibles y los aguadores te sangran, recurres a las mallas colectoras de rocío como en Lima. El uso de paneles fotovoltaicos en África para ver la televisión es muy común. Si no necesitas la electricidad para otra cosa es una opción muy válida. Otra cuestión es que quieras alimentar un coche eléctrico, un congelador (que como se te nuble o se te fastidien las baterías se te pudre la despensa)

    Sí, el problema es que nos hemos (nos han) acostumbrado a un suministro barato de energía, nos han hecho yonkis de la energía. Nuestras casas en España siguen siendo "climatizadas", calor en verano y frío en invierno. El modelo de automóvil individual es despilfarrador, mover un vehículo de una tonelada para una sóla persona. Hacer carreteras que siguen colapsándose cada dos por tres por el transporte individual, no por el colectivo. Apostar por el transporte de mercancías a larga distancia por carretera en lugar de por el ferrocarril.

    Sí, es una cuestión de Termodinámica y algo más, de eficacia energética. La segunda ley de la Termodinámica te limita el uso del calor para transformarlo en otra forma de energía. La fórmula de Carnot (en grados Kelvin) (T1-T0)/T0 te pone un límite absoluto a generar otro tipo de energía a partir del calor, incluyendo la del Sol, aunque teniendo en cuenta que ésta es aproximadamente la de un cuerpo negro a 6000ºK, como que da igual, pero por otro lado te permite usarla para generar calor barato a mínimo coste (bomba de calor).

  10. #11

    Bender

    en respuesta a Pluto50
    Ver mensaje de Pluto50

    Aunque uno pueda ser muy crítico con la energía nuclear de fisión, lo cierto es que sigue siendo una tabla de salvación para asegurar un mínimo de suministro a relativamente bajo coste y a corto plazo. "Bajo coste y a corto plazo" quiere decir lo obvio. Que aunque nos lo vendan por separado, van unidos. Y son incompatibles, porque bajo costo a carto plazo puede estar obviando las otras tres alternativas,
    (1) alto costo a corto plazo, Chernobil, Fukushima. Bueno, afortunados somos de que sólo hayan ocurrido estos dos eventos catastróficos, de cuyas causas claras podemos sacar consecuencias. Me parece mucho más preocupante la posibilidad de un atentado terrorista o de que las centrales nucleares sean objetivos sensibles.
    (2) bajo coste, largo plazo. Los residuos. Ese problema que se aplaza siempre para la próxima legislatura que ójala esté en la oposición y podré esgrimir la bandera verde. Es un PROBLEMA, y gordo, y depende bastante del ciclo al que sometas el combustible. Y aún así asume que sigue y seguirá sin haber solución fácil. La Física es lo que tiene.

    (3) (alto coste, largo plazo) Si asumimos de una vez por todas que cada una de las cuatro alternativas tienen su riesgo, también debemos asumir que la Física incluye el coste de almacenar "definitivamente" los residuos radiactivos de larga duración (mientras no tengas otra solución más económica que tirarlos al mar, o someterlos a otros procesos que acorten su desintegración, si es que los hay)

    Siempre he creído que el reactor de fisión en sus muchas variantes es un balón de oxígeno (provisional) que tenemos a la crisis energética pero al mismo tiempo puede ser un regalo envenenado. Nunca ha sido ni será la panacea, y por tanto construirlos en zonas de alta actividad sísmica (Fukishima) o saltar sin red (Chernobil) ...

    (4) Perdón, obvié lo evidente, el uso militar. Pero si lo vas a usar para dejar ciego a tu vecino sin que te importe si tú te quedas tuerto o churruscado, entonces me quedo con los viajes de Ijon Tichy, de Stanislaw Lem, en particular con el viaje octavo, cuando la Humanidad va a pedir la admisión en la Organización de Planetas Unidos y ...

  11. #12

    Solrac

    en respuesta a Pluto50
    Ver mensaje de Pluto50

    Y este mensaje, ¿a qué demonios viene aquí? Está fuera de lugar.

  12. #13

    Marco Porcio Catón

    en respuesta a Solrac
    Ver mensaje de Solrac

    Tesla puede integrar lo que quiera, pero Mariano no se quedará sin su tajada.

    Pese a todo creo que será mejor para todos. Seguir echando mierda al cielo es siempre mucho peor.

  13. #14

    Solrac

    en respuesta a Marco Porcio Catón
    Ver mensaje de Marco Porcio Catón

    Si tu casa está desconectada de la red Mariano no puede sacar tajada.
    No digo que sea lo mejor, de hecho no lo es. Pero la posibilidad está siempre ahí.

  14. #15

    Marco Porcio Catón

    en respuesta a Solrac
    Ver mensaje de Solrac

    De momento hace todo lo posible para que eso sea casi inviable.

    Y en el momento en que lo sea verás que tasazos va a clavar por el instrumental.

    Si hay algo de lo que careces es de ingenuidad y por el contrario Montoro y alcaldes van sobrados de imaginación.

  15. #16

    falkovich

    De lo mejorcito que te he leído últimamente, cabrito. Da gusto leerte.

  16. #17

    1755

    en respuesta a Solrac
    Ver mensaje de Solrac

    Ya sabes que "Spain is diferent", todavía, que decía aquél...

    Los esfuerzos de los fabricantes de coches en aras de reducir consumos/emisiones son ímprobos.
    Por ejemplo Mazda, que anuncia innovaciones (básicamente aplican soluciones ya conocidas y testadas a problemas cotidianos) y alianzas para mantenerse en el sector (caso contrario serán barridos del mercado)

    Un ejemplo "recién salido del horno": http://www.abc.es/motor/reportajes/abci-mazda-comercializara-2019-motor-revolucionario-potencia-gasolina-y-consumos-diesel-201708081251_noticia.html

    Esa innovación supone todo un avance (que no se ha sacado anteriormente al mercado porque no interesaba).
    Salud.

  17. #19

    Solrac

    en respuesta a 1755
    Ver mensaje de 1755

    Y sin embargo la termodinámica nos dice que el motor de combustión interna no es buena idea por mucho que se innove en él.

    En el primer capítulo de la serie quedó claro que es imposible transformar todo el calor en trabajo, es una conclusión del segundo principio. Sin embargo no hay limitación a convertir trabajo en trabajo.

    Es curioso que, como consecuencia, tengamos rendimientos de motores térmicos unas tres o cuatro veces inferior al motor eléctrico.

    Mención aparte que un diesel cualquiera debe tener tres parches en cola por regulación ambiental: filtro de partículas, filtro de monoxido de carbono (el famosos catalizador de los años noventa que barrió, por fortuna, a la gasolina con plomo) y el SCR o Reductor catalítico de NOx que necesita urea (AdBlue).

    Busca el coste de estos tres aparatejos y alucina... Solo ppr la instalación del filtro de partículas estan cobrando 1.300 euros en taller.

    A base de parches se va sosteniendo el tinglado.

  18. #20

    1755

    en respuesta a Solrac
    Ver mensaje de Solrac

    tres apuntes breves:
    1). España se gasta del orden de 27.000 M€/año, cada año, en importaciones de petróleo, suponiendo que el barril a 50 US$. Es un dinero que sería ahorrable en una buena parte si la movilidad fuese eléctrica;
    2). Dos links de interés: ventas de vehículos eléctricos en Alemania en últimos meses y ventas de eléctricos e híbridos de BMW frente a deportivos;

    http://forococheselectricos.com/2017/07/bmw-i3-renault-zoe-record-ventas-coches-electricos-alemania.html
    http://www.autopista.es/noticias-motor/articulo/bmw-vende-mas-electricos-hibridos-que-deportivos

    3). Una vía en la que se está estudiando el almacenamiento de electricidad es el aire comprimido. Los 2 primeros links son para curiosear y el tercero es para profundizar:

    http://noticiasdelaciencia.com/not/10740/almacenar-energia-electrica-mediante-aire-comprimido-y-agua/

    https://www.fayerwayer.com/2012/03/disenan-sistema-para-generar-energia-a-partir-del-aire-comprimido/

    https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2117/81020/TFG%20-%20Adri%C3%A0%20Llad%C3%B3%20-%20Estudio%20del%20almacenamiento%20de%20energia%20mediante%20aire%20comprimido.%20Los%20sitemas%20CAES%20%28Compressed%20Air%20Ener~1.pdf?sequence=1&isAllowed=y

    Sres. dense prisa, que ya vamos tarde...
    Salud

Autor del blog

  • Solrac

    Apuntes de energía y economía con el afán de ayudar a democratizar el mundo de la energía. Especulación con derivados del VIX, opciones. Transición energética en marcha... @Solrac_Solar

Envía tu consulta

https://img1.etsystatic.com/024/1/5430244/il_570xN.494352383_escl.jpg

Conoce la otra comunidad del grupo Emergia.

Verema: Vinos, Restaurantes, Enoturismo y Club de Vinos

Este sitio web usa cookies para analizar la navegación del usuario. Política de cookies.

Cerrar