España, laboratorio mundial de la TRE solar fotovoltaica

Peter Farley, editor de la revista IEEE Spectrum, que es la revista bandera del famoso Institute of Electrical and Electronics Engineers, entrevistó hace algún tiempo a Pedro Prieto, sobre el trabajo que lleva a cabo junto al profesor Charles A. S. Hall y un estudiante suyo, Rigoberto Melgar, analizando la Tasa de Retorno Energético de la energía solar fotovoltaica en España, del que había tenido noticia por adelantado. La revista publicará el artículo en su edición en papel de septiembre de 2012.

Traemos a las páginas de Crisis Energética el artículo original traducido ("Argument Over the Value of Solar Focuses on Spain"), por considerarlo de interés público y como un anticipo de lo que el trabajo que se espera se publique antes de fin de año, aporte al estudio de la energía neta de las distintas fuentes.

Las discusiones sobre el valor de la energía solar se concentran en España.

Los analistas no se ponen de acuerdo sobre si la energía que entrega la solar (fotovoltaica) merece la pena la energía invertida en ello.

Por Peter Farley. Septiembre de 2012.

Los productores de petróleo están trabajando como nunca para poder reemplazar sus reservas y yéndose cada vez más a fuentes de petróleo no convencional, como las arenas asfálticas de Canadá y a los pozos en plataformas marinas en aguas ultraprofundas. Al hacerlo, tienen que invertir más energía para ofrecer cada nuevo barril de petróleo. Tendencias similares suceden con el gas natural y el carbón, y esto preocupa a un creciente número de analistas energéticos. Ven que estas tendencias se aceleran, como un temible presagio para la economía global; lo llaman el declinante retorno energético sobre las inversiones energéticas de los combustibles fósiles o TRE (Tasa de Retorno Energético, traducción al español de Energy Return on –Energy-Invested; nota del traductor).

La pregunta crítica para el futuro es saber si las fuentes de energía renovable pueden llenar el hueco, manteniendo el excedente energético que ha soportado el crecimiento explosivo de la vida humana y la población desde la revolución industrial. Un libro que se publicará más adelante en este año promete una perspectiva dura (inflexible) sobre la energía solar, que es la forma de energía renovable de crecimiento más rápido y va a sorprender a muchos.

El libro está en coautoría del ecólogo Charles A. S. Hall y el ingeniero español de telecomunicación y sistemas solares Pedro A. Prieto. Es un trabajo sobre las instalaciones españolas a gran escala que se basa más en datos que en modelos. Hall, un profesor del Colegio de Medio Ambiente y Ciencias Forestales de la Universidad Estatal de New York, en Syracusa, dio nombre al concepto de TRE hace más de 40 años, como la energía que rinde una cantidad determinada de energía puesta al servicio de la sociedad, dividida por la energía consumida para obtenerla.

Aunque no dicen ni pío sobre las cifras de la TRE, Hall y Prieto dicen que el libro demostrará que construir y operar plantas solares fotovoltaicas exige una cantidad de energía mucho mayor que la que sus promotores sostienen. Y añaden que los combustibles fósiles proporcionan la mayor parte de esa inversión energética. “La conclusión es que los sistemas solares fotovoltaicos están muy apuntalados por una sociedad movida por combustibles fósiles”, dice Prieto.

Gráfico: Cuesta más energía extraer petróleo y gas

Tasa de Retorno Energético, la cantidad de energía producida, dividida por la energía necesitada para adquirirla, ha ido declinando en los EE. UU. y en el resto del mundo. Fuente: “A New Long-Term Assessment on Energy Return on Investment (EROI) for U. S. Oil and Gas Discovery and Production”, Megn C. Guilford et al. Sustainability, October 2011.

Prieto cita un par de docenas de costes energéticos que suelen quedar fuera de los muchos análisis de ciclo de vida de los sistemas fotovoltaicos. Ha sido testigo directo de esos costes, mientras construía una de las primeras grandes plantas en España, una planta de 1 MW en Extremadura, que comenzó a funcionar en 2006 y con plantas fotovoltaicas posteriores. Esos factores, incluyen la construcción de carreteras, ductos de agua, líneas de transmisión para conectar a la red las plantas FV frecuentemente en lugares remotos e incluso vuelos internacionales para llevar a los lugares la ayuda de ingenieros especialistas.

Dicho esto, Prieto dice que el resultado podría ser una cifra de TRE incluso inferior a la ya controvertida cifra de 6,8 que Hall había mencionado previamente para los sistemas solares fotovoltaicos y que la haría inferior a la mayoría de las otras fuentes de generación (ver los gráficos). Según Prieto, estamos “muy lejos” de disponer de sistemas solares fotovoltaicos que puedan ofrecer una energía neta suficiente a la sociedad y no es mucho más optimista sobre la energía eólica, de crecimiento igualmente rápido.

Gráfica: Las renovables pueden tener problemas para llenar el hueco.

Las estimaciones de la Tasa de Retorno Energético de varias fuentes de energía varían considerablemente, especialmente para las renovables. (Se muestran la media y la desviación estándar de un meta-análisis de muchos estudios. Fuente: Meta-analysis of Net Energy Return for Wind Power Systems”, Ida Kubiszewski et al. Renewable Energy. February 2009.

No todos los analistas energéticos que analizan el TRE aceptan esta oscura visión de la energía renovable. Por un lado, el análisis de los combustibles fósiles, suele evitar contabilizar muchos de los costes energéticos del mundo real, como los que Prieto incorpora a la mochila solar. Por el otro, la eficiencia de la fotovoltaica está creciendo rápidamente. Un análisis actualizado publicado en marzo de este año por Marco Raugei, un experto en ciclos de vida de la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona y dos colegas estadounidenses, calculan un TRE de entre 19 y 38 para los diferentes tipos de módulos.

Joshua Pearce, un profesor asociado de Ciencias de los Materiales de la Universidad Tecnológica de Michigan, hace notar que las políticas energéticas podrían mejorar los retornos de la energía solar, ofreciendo incentivos al uso de los sistemas con mayor TRE. Las plantas solares centralizadas llenas de módulos cristalinos de silicio baratos, que los estudios de TRE muestran como las instalaciones fotovoltaicas con mayor intensidad energética, dominan el mercado, porque son las que resultan más rentables construir. Un esquema de despliegue diseñado en cambio para recompensar la TRE haría cambiar el cálculo, dice Pearce: “Antes de que se hubiese levantado una sola instalación fotovoltaica centralizada , hubiéramos tenido paneles fotovoltaicos de película delgada integrados en cada tejado apropiado.”

Sin embargo, el experto en sistemas energéticos de la Universidad de Stanford, Adam Brandt no da importancia a la actual dependencia de la energía fósil. Dice que lo que es importante es que una instalación fotovoltaica pueda utilizar energía fósil para producir energía libre de carbono, una respuesta crucial al cambio climático. “Si se consume una unidad de combustible fósil y se consiguen algo así como 8 ó 12 unidades de energía solar, es una historia positiva”, dice Brandt.

No obstante, si los optimistas están equivocados, prepárense para un shock. En un documento de 2009 (ver pdf), Hall y sus colegas estimaron que se requerían aportes de energía con una TRE de cómo mínimo 12 a 13 para soportar el tinglado de las naciones desarrolladas modernas, tales como la educación superior, el progreso tecnológico y el arte de un cierto nivel. La producción de petróleo y gas en los EE. UU. puede ya haber caído por debajo de este umbral, dice el documento, y la producción mundial parece que sigue inmediatamente por detrás.

Las implicaciones, según Prieto y Hall dan que pensar. De hecho, Prieto cree que ya se está viendo el declive económico causado, en parte, por el declinante TRE del petróleo. Lo ve de forma manifiesta en la crisis de la deuda en España. “La energía es la capacidad de realizar trabajo. Si no tenemos más energía un año que el anterior, difícilmente vamos a crecer,” dice. “Y si no hay crecimiento, el sistema financiero colapsa”.