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Energía alternativa: evaluando nuestras opciones

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Artículos Presentamos la traducción del artículo "Energía alternativa: evaluando nuestras opciones", de Ronald R. Cooke.

El autor considera que ante el fin del petróleo barato y asequible hay que buscar alternativas energéticas. Pero hay que hacerlo con seriedad, teniendo en cuenta todos los aspectos que puedan obstaculizar su puesta en marcha y viabilidad a medio y largo plazo. Considera para ello cuatro premisas de partida:

  1. La sociedad requiere de dos aplicaciones energéticas básicas; los combustibles móviles para el transporte, que actualmente son aportados mayoritariamente por el petróleo; y los estacionarios, para obtener calor y electricidad, que actualmente son obtenidos del carbón, el gas natural, la fisión nuclear y la energía hidroeléctrica.
  2. Cualquier proceso energético es una compleja cadena de elementos interrelacionados Con que falle sólo uno, la cadena se rompe.
  3. Toda opción energética tiene un nivel de riesgo, de modo que no se pueden descartar sorpresas al aplicar masivamente tecnologías que aún no han sido probadas.
  4. Cualquier solución energética es viable si no depende de subvenciones, porque a la larga éstas son insostenibles.
Partiendo de estas premisas el artículo enumera doce aspectos básicos que se deben tener en cuenta al considerar las opciones reales que ofrece cualquier alternativa energética. Estos doce aspectos los podríamos igualmente plantear como doce cuestiones que debe responder satisfactoriamente cualquier opción energética que aspire a ser considerada como tal:
  1. Economía básica: ¿El coste será asequible para todos los consumidores?
  2. TRE: ¿Es suficientemente positiva?
  3. Eficacia de trabajo: ¿Requiere excesiva mano de obra?
  4. Proceso: ¿La tecnología necesaria es aplicable a gran escala?
  5. Infraestructura necesaria: ¿Se puede aprovechar la infraestructura presente para el desarrollo de la nueva opción energética? En caso de que no, ¿cuánto tiempo y coste requerirá establecer las nuevas infraestructuras?
  6. Uso de combustibles convencionales: ¿Los necesita?, ¿en qué cantidades?
  7. Beneficios: ¿Emplear los recursos necesarios para una opción energética es la forma más rentable de utilizar dichos recursos, o se pueden obtener mayores beneficios si se utilizan en otros procesos?
  8. Subvenciones: ¿Necesitan subvenciones para su desarrollo y mantenimiento?
  9. Créditos: ¿Se están calculando los beneficios de forma adecuada?
  10. Consecuencias imprevistas: ¿Puede haberlas?, ¿podemos estar seguros de que al final no será peor “el remedio que la enfermedad”?
  11. Residuos: ¿Qué residuos produce y cómo eliminar su impacto?
  12. Ecosistema: ¿Qué efectos tiene sobre el medio ambiente?
El artículo concluye señalando que la energía es un asunto serio y que no hay mucho tiempo, quizás 10 ó 15 años, a partir de los cuales la escasez de petróleo diezmará nuestro estilo de vida.

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Publicado el 18 de marzo de 2006 por “The Cultural Economist”.

Energía alternativa: evaluando nuestras opciones
Por Ronald R. Cooke
Traducido por Inma Martín

Introducción

¿Nos estamos quedando sin petróleo? No. ¿Nos estamos quedando sin petróleo asequible? Probablemente. Realmente se nos está acabando el petróleo barato que ha alimentado a la economía mundial desde los años 50. Aquellos de nosotros que deseamos afrontar la realidad hemos empezado a buscar en serio soluciones con energía alternativa.

Parece que hay un número ilimitado de tecnologías que podrían venir a nuestro rescate. ¿Pero son viables? No. La búsqueda de recursos energéticos alternativos es una carretera llena de baches tecnológicos y giros erróneos políticamente motivados. Tenemos que adoptar opciones estando bien informados. ¿Es posible hacerlo?

Quizás.

Sin embargo, antes de que empecemos a hacer comparaciones –una tecnología energética contra otra- necesitamos un marco de referencia que nos dará una perspectiva crítica. Empecemos por lo básico.

En primer lugar, necesitamos recordar que hay dos aplicaciones energéticas básicas. Necesitamos combustibles móviles de alto contenido energético para nuestros vehículos, barcos y aviones. Y necesitamos grandes cantidades de combustibles estacionarios para generar calor y electricidad. Nuestro consumo existente ha confiado en gran parte en el petróleo para las aplicaciones móviles; y en el carbón, el gas natural, la energía nuclear y la hidráulica para las aplicaciones estacionarias.

Un segundo punto que necesitamos recordar es que cualquier recurso energético –petróleo, carbón, eólica, biomasa o el que sea, es un elemento de una compleja cadena de abastecimiento. Hay que considerar la energía como un sistema desde la producción hasta el consumo. Todos los elementos del sistema están interrelacionados y son interdependientes. Por ejemplo, la cadena de abastecimiento del petróleo comienza con la negociación de los derechos de exploración o de perforación con el propietario (actualmente, normalmente un gobierno nacional), luego vienen la exploración real, la producción de petróleo, el transporte del petróleo crudo a una refinería, las operaciones de refinamiento, la distribución del producto de la refinería, y por último, el consumo realizado por la aplicación del usuario. Si se rompe esta cadena en cualquier punto el consumo se para. En 2005, dos huracanes en el Golfo de Méjico interrumpieron la exploración, diezmaron la producción, destruyeron partes de la infraestructura para el transporte, cerraron varias refinerías, restringieron la producción, y casi causaron escasez de consumo. Hay abundancia de petróleo en Irak, pero los eslabones de exploración, producción y transporte de la cadena de suministro no paran de romperse. Hay otro montón de petróleo en Arabia Saudita y en la antigua Unión Soviética, pero los impedimentos geopolíticos restringen la exploración, la producción, el transporte y el refinamiento. La cuestión es: cada eslabón de la cadena de abastecimiento es importante. Incluso el acto de consumo debe ser cuidadosamente evaluado al proponer una solución energética. Esta una razón por la cual, por ejemplo, el uso propuesto del hidrógeno como combustible móvil es tan difícil de implementar. No disponemos actualmente de una pila de combustible para vehículos económica que pueda ser usada para consumir hidrógeno.

Un tercer punto a considerar es que todas las soluciones energéticas incluyen algún nivel de riesgo. Los excesos en el coste de construcción de las plantas de producción , error de cálculo de costes de operación y mantenimiento, meteduras de pata tecnológicas, cambios en la demanda del mercado, acciones reguladoras imprevistas, impactos medioambientales, y la disponibilidad de capital deben ser considerados todos ellos al proponer una tecnología de energía alternativa que no haya sido probada.

Y por último. Ninguna solución energética propuesta es útil a menos que sea viable económica y estructuralmente sin apoyo del gobierno. Sin subvenciones. Sin regulaciones especiales para estimular la producción o el consumo. Sí, lo sé, si las preferencias del gobierno, las subvenciones, la acción militar y demás se añadieran al coste real del petróleo, pagaríamos al menos el doble de lo que estamos pagando por la gasolina, el gasoil, y el petróleo usado para la calefacción. Pero a la larga, tales preferencias y subvenciones son económicamente insostenibles. Las tecnologías energéticas son viables sólo si son capaces de proporcionarnos una solución que pueda resistir por sí misma bajo las restricciones políticas, económicas o medioambientales de nuestro futuro.

Evaluando Nuestras Opciones Energéticas.

Desafortunadamente, no todas las tecnologías de energía alternativa son iguales. Todas las soluciones propuestas con energía alternativa tienen riesgos e inconvenientes. Entonces, ¿cómo las evaluamos? Accediendo a su comportamiento frente a criterios de evaluación conocidos. Aquí, sin ningún orden concreto y sin hacer juicios relativos al resultado, están algunos de los ítems que deben ser considerados.

1. Economía básica. El precio de la energía suministrada al consumidor debe ser asequible dentro de la restricción de medir la cantidad de dinero gastada en energía como un porcentaje de los ingresos. Esto significa que la gente rica gastará menos de su dinero -como porcentaje de los ingresos- en energía que la gente pobre. Antes que lamentarse de este hecho, sin embargo, será más constructivo centrarse en la investigación y desarrollo de soluciones energéticas que la gente pobre se pueda permitir.

Los costes de producción deben ser menores que los costes de consumo. Restringir artificialmente los costes de producción podría ser una buena política, pero es una pésima política energética -como los californianos consideraron la nuestra hace unos años en este siglo. Como sistema, cualquier solución energética debe cumplir con los criterios del sentido común económico. Debe ser viable dentro de las restricciones de las características económicas de una nación. Si no, en última instancia fracasará.

2. TRE: Tasa de Retorno Energético. Es decir, la cantidad de energía que obtenemos de un proceso de producción debe ser sustancialmente mayor que la energía consumida por ese proceso. De lo contrario, cada ciclo de producción en teoría reducirá la energía disponible para el consumo. Por ejemplo: una TRE de 1 significa que por cada unidad de energía consumida en el proceso de producción, obtenemos 1 unidad de energía a ser usada para el próximo ciclo de producción de energía. Pero una TRE de 1:1 no tiene ningún sentido. No sobra nada de energía para ser distribuida al consumidor. Así que necesitamos una ganancia neta de cada ciclo de producción como sigue...

Una TRE de 1:1 significa que por cada unidad de entrada de energía... Producimos 1 unidad de energía, de ahí que la proporción sea 1:1. Toda la energía que obtenemos debe volver al ciclo de producción para producir más energía.

Una TRE de 2:1 significa que por cada unidad de entrada de energía... Producimos 2 unidades de energía. Una unidad vuelve a la producción de más energía, y tenemos una ganancia neta de 1 unidad de energía que puede ser distribuida para el consumo.

Una TRE de 4:1 significa que por cada unidad de entrada de energía... Producimos 4 unidades de energía. Una unidad vuelve a la producción de más energía, y tenemos una ganancia neta de 3 unidades de energía que pueden ser distribuidas para el consumo.

Recuerda. Si la TRE de cualquier recurso energético es menor que 1, entonces hacer esa actividad ya no añade nada a nuestras reservas de energía.

Además, no toda la energía producida así es igual. El contenido energético de un galón de combustible diesel es (aproximadamente) 139.000 Btu, la energía derivada de un galón de gasolina es (aproximadamente) 124.000 Btu, y la energía de un galón de etanol es (aproximadamente) 80.000 Btu. ¿Puedes adivinar qué combustible nos dará el mejor kilometraje de vehículo? Si podemos obtener 50.000 Btu de 10 libras de madera seca, 104.000 Btu de 10 libras de carbón de alta calidad, o 139.000 Btu de 1 galón de petróleo para calefacción, ¿qué combustible preferirá el consumidor usar para la calefacción?

Desafortunadamente, la media de TRE de la producción mundial de petróleo ha estado disminuyendo. Leí en algún sitio que antes de 1950 la TRE para el petróleo era más de 100:1. Hacia los años 70, había caído a 30:1, y hacia 2005 la media de TRE de la producción nueva había caído a 10:1. A medida que busquemos petróleo en entornos cada vez más difíciles (en aguas profundas del océano, minas abiertas, etc.) la TRE disminuirá más. Tenemos que afrontar los hechos. Que haya petróleo en el suelo no significa que sea práctico extraerlo. Cada pozo tiene su coste en dinero Y en energía. En algún momento la TRE de cada pozo caerá a menos de 1, convirtiendo el petróleo de ese pozo en un recurso para energía poco práctico. Aunque probablemente continuaremos explotando ese pozo, el petróleo producido de ese modo tendrá un valor mayor como materia prima para productos manufacturados que como combustible. No entrará en tu depósito de gasolina.

El concepto de TRE es habitualmente ignorado por políticos, discutido por defensores de energías alternativas, y mirado con desconfianza por los críticos del "cénit del petróleo". Ni siquiera es discutido en la web del DOE (Departamento de Energía). Pero finalmente, se convertirá en un tema de gran importancia. Y de credibilidad. Ahora mismo, no hay definiciones estándar de cómo determinar los valores TRE, o qué debería -o no debería- ser incluido en un cálculo TRE. Creo que necesitamos un modelo de tres niveles:

-Modelo básico de TRE -el cual se limita a la producción de energía frente al consumo de energía como proceso de producción de energía.

-Modelos de TRE de Cadena de Suministro Energético -los cuales hacen un cálculo de la energía usada para investigar, desarrollar, explorar, producir, transportar, distribuir, y consumir energía por toda la cadena de suministro.

-Modelos TRE de Ciclo de Vida -deberían incluir co-generación, producción de productos complementarios, residuos, y el impacto en la ecología. O dicho de otra forma, todo lo discutido en este ensayo (incluso mano de obra).

3. Eficacia de trabajo. Continuamos olvidando. El alto contenido energético de un barril de petróleo nos ha permitido usar menos mano de obra humana para realizar tareas energéticamente intensivas -como la agricultura. Eso va a cambiar. Necesitamos empezar a pensar en términos de las horas de trabajo que lleva producir un nivel dado de energía.

En Brasil, por ejemplo, se ha hecho mucho del proceso integrado de producción de energía con biomasa donde los pequeños agricultores cultivan caña de azúcar y sorgo dulce, procesan el cultivo a través una destilería, y alimentan al ganado con los residuos. Los productos a destilar y el estiércol de vaca pasan por destiladores, produciendo suficiente biogás para propulsar un generador. Hay electricidad suficiente para abastecer a la destilería, a la granja, y a las casas o tiendas cercanas. Pero el proceso es intensivo. ¿Significa ello que nosotros los humanos estaremos empleando más de nuestra mano de obra para producir energía, aumentando así el coste y disminuyendo la cantidad de mano de obra que podríamos estar empleando para otras tareas?

En 1850, más del 90 por ciento de nuestro trabajo era realizado por mano de obra humana y animales de tiro. Hacia 1950, la mayor parte del trabajo humano y prácticamente todo el trabajo realizado por animales de tiro habían sido sustituidos por otras fuentes de energía. Sin un gran avance increíble en la tecnología energética, pronto empezaremos a marchar hacia atrás en el tiempo hacia una era en la que la mano de obra humana y los animales de tiro de nuevo se convertirán en una parte importante del ciclo energético. Para encontrar pruebas basta mirar lo que ha pasado en Cuba desde 1990.

4. Proceso. Los ingenieros, benditos sean, pueden hacer que casi cualquier cosa funcione en el laboratorio. Quizás una vez. Tal vez varias veces. Pero eso no significa que el proceso de producción de energía inventado así se pueda aumentar, que sea repetible, fiable, o esté disponible para la producción, distribución, o consumo masivos. Además, vivimos en un entorno de hidrocarburos. La mayor parte del desarrollo del combustible móvil y de la energía estacionaria supone jugar con la cadena de hidrocarburos. Pero eso no significa que sea una buena idea.

Así que para cada propuesta de energía alternativa, tenemos que evaluar la tecnología subyacente en términos de sus características funcionales. ¿Se puede aumentar, es repetible, fiable, y está disponible para la producción, distribución, o consumo masivos? ¿Y qué porcentaje del total de nuestros requerimientos energéticos será satisfecho por este proceso? Podemos, por ejemplo, hacer combustible a partir de los hidrocarburos de la grasa de pollo. Pero ¿resolverá ese proceso los desafíos energéticos que se avecinan? En absoluto.

5. Infraestructura. Las mejores soluciones con energía alternativa han de ser compatibles con (o adaptables a) la existente infraestructura para distribución y consumo. Tenemos que considerar la manipulación, el transporte, la seguridad, la disponibilidad y la fiabilidad del combustible. No podemos ignorar nuestras tecnologías actuales de vehículos y de generación de energía. Por ejemplo, uno de los desafíos más serios de cambiar a una economía de hidrógeno será el desarrollo de métodos seguros y fiables de transporte, almacenamiento, distribución y consumo de combustible. Necesitaremos toda una nueva infraestructura de distribución –miles de estaciones de hidrógeno, y millones de personas que deben ser formadas. Eso llevará tiempo, un montón de trabajo, y grandes sumas de dinero.

6. Uso de combustibles convencionales. Algunas propuestas de energía alternativa fracasarán en última instancia porque suponen la disponibilidad de petróleo y gas natural de bajo coste. Incorrecto. Si hay poca oferta de petróleo y gas natural, o si están disponibles sólo a un precio tremendamente más alto, deben ser eliminados de la ecuación energética. Por ejemplo, con la excepción de aplicaciones o mecanismos a pequeña escala, no podemos asumir el uso del gas natural para abastecer a pilas de combustible. Debemos ser prudentes con el cálculo de energía neta derivada de la biomasa si el proceso de producción usa cantidades excesivas de gasoil y gasolina. El etanol no es una buena idea si supone un gran consumo de herbicidas, pesticidas y fertilizantes basados en petróleo o gas natural. La lista de soluciones cuestionables con energía alternativa sigue y sigue. Cualquier tecnología alternativa que supone el uso de combustibles convencionales es sospechosa.

7. Beneficios. Necesitamos encontrar alguna forma de cuantificar, calificar y medir los beneficios de la solución de energía alternativa propuesta frente a usos potencialmente más eficaces o deseables de los recursos empleados. Por ejemplo: ¿es el uso del gas natural para producir hidrógeno un uso incorrecto del gas natural? ¿Es el uso del gas natural para la producción de energía eléctrica más deseable que reservarlo para calentar nuestros hogares? ¿Es el uso de la tierra para la producción de cultivos para obtener etanol una buena idea si determinamos que la tierra que usamos será finalmente necesaria para la producción de alimento? ¿Es una buena idea añadir etanol a la gasolina si no hay una reducción neta de emisiones de CO2? Las soluciones energéticas que elegimos no pueden desplazar a los beneficios alternativos derivados de los recursos que consumimos en el proceso. Si no –sobre una base neta- no hemos conseguido nada.

8. Subvenciones. A los gobiernos les encanta repartir subvenciones. Gastar el dinero de los contribuyentes para comprar favoritismo. Pero a largo plazo, las subvenciones no son económicamente sostenibles. Sepultan el coste real de la energía, fomentan el consumo artificialmente, y aumentan los costes del gobierno (incrementando así el riesgo de la quiebra financiera). Las empresas energéticas acuden de forma rutinaria a los políticos con peticiones de compartir costes, de compensaciones de intereses de deudas, de pagos por la producción, de garantías de crédito, de incentivos de impuestos directos, y de incentivos de tarifas de servicios. Desafortunadamente, las subvenciones seguirán estando disponibles sólo si el gobierno puede manejar la carga asociada del incremento del gasto y de la deuda.

Ése no es necesariamente un buen supuesto.

9. Créditos. A nuestros gobiernos les encanta amañar las cuentas. Se está estimulando a los fabricantes de automóviles a continuar haciendo coches grandes que consumen mucha gasolina. Para compensar la pérdida obvia de eficacia de combustible, los fabricantes reciben créditos para vehículos, que pueden ser usados para amañar sus números de CAFE (Economía de Combustible Corporativa Promedio) (la cual es una de las razones por las que creo que los estándares de CAFE no tienen sentido y deberían ser eliminados). Los créditos son también usados para inflar los beneficios de ciertas soluciones energéticas alternativas al incluir los co-productos indirectos (no energía) en el análisis de los beneficios.

De acuerdo, es difícil medir los beneficios directos de un proceso de producción de energía, y a menudo los componentes de co-generación son realmente valiosos. Por ejemplo, un típico sistema de Combinación de Calor y Electricidad (CHP) reduce la energía neta requerida (100 unidades) para producir electricidad (30 unidades) y vapor o agua caliente (50 unidades) más que si se separan los componentes de calor y electricidad (lo cual necesitaría alrededor de 163 unidades de energía para proporcionar el mismo resultado).

Así que necesitamos prestar atención a la forma en que calculamos los beneficios de cualquier proceso de producción o conversión de energía. Se debería dar crédito sólo por la eficacia o la conservación energéticas.

10. Consecuencias imprevistas. Si la cadena de suministro energético es realmente un sistema, y todas las partes que lo componen están interrelacionadas, entonces tenemos que seguir el impacto de cada propuesta de energía alternativa a través del acto del consumo. ¿Cómo afectarán los combustibles de automóvil propuestos a la duración de los sistemas de combustible, motor y escape? ¿Mantenimiento? ¿Costes? ¿Emisiones? ¿Seguridad del consumidor? Realmente no entendemos, por ejemplo, las consecuencias medioambientales de usar etanol como combustible para vehículos. ¿Y el sistema propuesto resuelve un problema creando otro? El ejemplo más claro de esto es el MTBE (Methyl Tert-Utyl Ether), el sustituto del plomo en la gasolina que fue usado para mejorar la calidad del aire, pero el cual –al mismo tiempo- se descubrió que era un cancerígeno potencial que se filtraba con facilidad en nuestro suministro de agua.

11. Residuos. Todo proceso energético crea residuos. Derrames de petróleo, CO2, ceniza, aguas residuales, baterías gastadas, equipamiento viejo, y demás. Las pilas de combustible usan algunos químicos muy exóticos. La generación de hidrógeno a partir del carbón significa que tenemos que usar el carbón. La energía nuclear nos ha dejado un legado de material radioactivo. Necesitamos una forma de cuantificar y calificar el tipo y la cantidad de residuos de cada recurso energético de manera que podamos hacer comparaciones entre los desafíos resultantes de la eliminación de residuos.

12. Ecosistema. Quemar petróleo, carbón y, en menor medida, gas natural, ha producido un efecto secundario poco placentero: emisiones de carbono, azufre, y metales. Hemos reconocido que las emisiones de carbón, en forma de CO, CO2, y ceniza, suponen un problema medioambiental de calidad del aire. Las emisiones de azufre producen lluvia ácida. Los metales se pueden filtrar en los acuíferos del suelo. Cualquier solución aceptable de aplicación móvil o estacionaria, por lo tanto, debe producir una reducción neta de estas emisiones.

La tecnología podría no salvarnos, pero hemos estado realizando progresos tecnológicos. Eso significa que necesitamos re-evaluar las suposiciones medioambientales que puede que hayamos hecho en el pasado. Por ejemplo, como el tamaño estándar de una planta de biomasa es relativamente pequeño, están los que reivindican que en general producirá más CO2 por Kw que una planta moderna de carbón. Por otra parte, los nuevos diseños de calderas de carbón permiten la introducción de biomasa en el flujo de combustible, reduciendo emisiones eficazmente en un porcentaje aproximado de hasta el 20 por ciento. El etanol y el hidrógeno tienen un gran atractivo en la cultura popular, pero los efectos secundarios de la producción podrían ser indeseables.

Pero quizás lo más importante de todo es que los ecologistas tienen que reconsiderar sus posiciones sobre el uso del gas natural para la generación de energía, el uso potencial de estiércol, madera y carbón como combustibles para la calefacción de los hogares, y la inevitable construcción de plantas de energía nuclear. Tenemos que aceptar la realidad y tratarla de manera constructiva.

Conclusión.

Siento decir esto. Pero si estamos deseando ser realistas en nuestra evaluación de los factores enumerados arriba, entonces los beneficios de cualquier proceso de producción de energía que tenga una TRE básica de 3 son sospechosos, y cualquier proceso que tenga una TRE de 2 o menor es probablemente una pérdida de tiempo y de dinero.

Es hora de dejar de pensar en términos de soluciones de cultura popular y de subvenciones del gobierno. La energía es un asunto serio. Necesitamos soluciones con base científica que puedan ser incorporadas a nuestra cadena energética actual. Debemos intentar continuamente aumentar la eficacia de convertir energía en calor y electricidad. Y debemos de alguna manera conseguir que nuestros respectivos gobiernos se vuelvan serios en lo que concierne a un programa de investigación y desarrollo de energías a nivel internacional.

Tenemos -quizás- 10 ó 15 años con los que jugar. Después de entonces, la escasez de petróleo diezmará nuestro estilo de vida. Desafortunadamente, si la mejor solución requiere el desarrollo y despliegue de una nueva tecnología, ese proceso –en el mejor de los casos- llevará al menos 15 ó 20 años.

No tenemos mucho tiempo.

Ronald R. Cooke
The Cultural Economist
Autor de: Oil, Jihad and Destiny
Puedes visitarme en: www.tce.name

Notas editoriales

Ronald R. Cooke tiene más de 34 años de experiencia profesional en marketing y desarrollo económico. Tiene una amplia formación en investigación de mercado, análisis de industria, y planificación estratégica. Su experiencia anterior incluye evaluación tecnológica, análisis de operaciones, y la evaluación de actuaciones financieras corporativas. Economista de formación, Ron ha realizado estudios de Economía Cultural desde 1969. Online, Ron es “The Cultural Economist”. Es el autor del libro “Oil, Jihad and Destiny”.