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¿Qué transición energética?

Publicado por Knownuthing el 23 de noviembre de 2014

Todos estamos muy concienciados en que hay que dejar los combustibles fósiles antes de que ellos nos dejen a nosotros, para evitar que nuestra dependencia desemboque en un brutal síndrome de abstinencia. Al proceso se le llama transición energética y en ello llevamos ya unas cuantas décadas. ¿Qué tal lo estamos haciendo?

En el artículo anterior, veíamos lo dependientes que somos del petróleo. En este artículo vamos a analizar la transición energética fundamentalmente desde el punto de vista del petróleo. Las reservas mundiales de petróleo son las más pequeñas de los combustibles fósiles y es el que más quemamos, por lo que resulta evidente que es el primero que va a sufrir problemas de disponibilidad.

En teoría, cuando una fuente de energía se agota, hay que realizar una transición energética a otra fuente distinta. Digo en teoría, porque no se nos ha acabado ninguna fuente de energía de uso generalizado en nuestra historia, y cuando se ha acabado localmente (deforestación) no se ha realizado ninguna transición con éxito.

Sin embargo sí ha habido numerosas transiciones energéticas por motivos económicos. La lección histórica de dichas transiciones es que requieren de tiempos muy largos, incluso cuando las condiciones son muy favorables. En USA, el carbón alcanzó el 5% de cuota del mercado energético en 1840 y no llegó al 25% hasta 35 años más tarde y al 50% otros 15 años más tarde. El petróleo alcanzó el 5% del mercado energético en 1915 y tardó en llegar al 25% 20 años, y otros 20 años en llegar al 40%. El gas natural alcanzó el 5% en 1930 y ha tardado 30 años en alcanzar el 25% del mercado (Fuente: World Economic Forum).

Consumo de energía por fuente en USA en porcentaje. Primary incluye nuclear, hidroeléctrica y renovables. Las transiciones se muestran en verde y resulta evidente que desde los años 60 no está teniendo lugar una transición.

Analizando el panorama mundial con más detalle en las últimas cinco décadas resulta que el consumo de energía conjunta del carbón más petróleo es prácticamente constante desde 1990, y eso se debe a que hasta cierto punto el carbón puede sustituir al petróleo en la producción de energía eléctrica, sin embargo ese límite se está alcanzando, puesto que el petróleo genera solo el 5% de la energía eléctrica mundial, comparado con el 25% en 1973 (Fuente: Energy Matters). Desde el año 2000 la energía procedente del gas natural se mantiene estable, y el aumento de la energía procedente de las renovables compensa la caída en energía procedente de las nucleares.

Porcentaje de contribución al consumo de energía global por fuente de energía. Fuente: Energy Matters. Datos: BP 2014 Statistical Review.

Resulta interesante que puesto que realizar una transición energética suele implicar décadas, a pesar de lo mucho que se habla de la revolución de las renovables, actualmente no está teniendo lugar ninguna transición energética en el mundo. Entre el 2000 y el 2010 la contribución de las energías renovables creció en un 2%, pero simultáneamente la contribución de los combustibles fósiles creció un 2,65%.  De hecho el incremento de las renovables iguala la disminución de la nuclear, con un efecto neto de cero sobre las emisiones de CO2. Durante la primera década del siglo XXI el mundo no ha estado reduciendo su consumo de combustibles fósiles, sino incrementándolo, y es poco probable que esta situación pueda cambiar significativamente en los próximos años ausente un shock del petróleo. Según Vaclav Smil, uno de los mayores expertos en energías, el cambio más importante en los próximos 20-40 años será el ascenso del gas natural como el combustible más importante del mundo (Fuente: World Economic Forum).

Hecho: En el mundo no está teniendo lugar actualmente una transición energética. Salvo que nos falte, seguiremos siendo dependientes del petróleo como principal fuente energética durante décadas.

Las dificultades de una transición desfavorable

Uno de los problemas fundamentales es que todas las transiciones hasta el momento se han realizado de fuentes de menor densidad de energía a fuentes de mayor densidad de energía, en la mayoría de los casos con un balance económico favorable al cambio.

En la tesitura actual, para muchos de los usos del petróleo, no se encuentra una alternativa energéticamente favorable a pesar de haberla buscado durante décadas, lo que dificulta extraordinariamente el cambio.

Para dificultar aún más las transiciones desde el petróleo, en algunos casos además el cambio resulta desfavorable desde un punto de vista económico. Si queremos comprar un automóvil, al optar por uno eléctrico el coste es sustancialmente más alto, a pesar de que está subvencionado hasta un 25% en muchos países. Las prestaciones de dicho vehículo, alcance, aceleración, velocidad, etc, suelen ser bastante inferiores a las de un vehículo con motor de combustión. Las emisiones son también inferiores, pero no mucho, lo que sucede es que se producen al generar la electricidad y no al disiparla en el vehículo. Enfrentados a un coste inicial muy fuerte, a unas prestaciones menores y a las dificultades inherentes a ser un adoptante temprano, la inmensa mayoría de los que se compran un coche nuevo, optan por un coche de combustión interna.

El problema del capital ya invertido

¿Por qué las transiciones energéticas tardan tanto tiempo en producirse? La respuesta es múltiple. Por un lado está el ratio de adopción, es decir el porcentaje de equipamiento nuevo que se necesita instalar y que opta por la nueva energía. Por otro lado está la vida útil del equipamiento ya instalado de la antigua energía, y finalmente el cociente entre el coste de continuar utilizando la anterior energía en equipamiento ya instalado frente al coste de adoptar la nueva tecnología antes del final de la vida útil del equipamiento.

Un ejemplo de transición que se considera rápida y efectiva ilustra este problema, el de la sustitución en el transporte ferroviario de las máquinas a vapor por máquinas diesel en USA. Las ventajas de dicha sustitución eran múltiples. Las máquinas de vapor requerían repostar agua y carbón con mayor frecuencia que combustible las diesel, lo que obligaba a una mayor infraestructura. Requerían de más personal para operarlas y para mantenerlas, requerían más tiempo en mantenimiento y mayores costes de mantenimiento. Se requería una tripulación por máquina incluso cuando funcionaban varias máquinas en un solo tren. Había una variedad grandísima de máquinas de vapor, mientras que las máquinas diesel se producían en masa en unos pocos modelos, lo que facilitaba el mantenimiento y la obtención de repuestos. La relación potencia/peso y la eficiencia térmica eran mayores en las máquinas diesel. Finalmente las máquinas de vapor producían gigantescas cantidades de humo y hollín que no eran toleradas en las ciudades.

Aunque hay máquinas diesel anteriores, el inicio de la transición puede fijarse en 1924, cuando la ciudad de Nueva York inició unas pruebas de un año de duración que convencieron a las autoridades y público de las ventajas del nuevo sistema. Durante los años 30 las máquinas diesel conquistaron el transporte de pasajeros gracias a su imagen y a ofrecer mayor suavidad de funcionamiento, mientras que la gran depresión detuvo las ventas y el desarrollo de las máquinas de vapor. En 1940 las máquinas diesel empezaron a sustituir a las máquinas de vapor en el transporte de mercancías y casi todas las máquinas de vapor existentes tenían al menos 10 años de antigüedad. La segunda guerra mundial supuso el declive final del vapor. El progreso en diesel durante la guerra fue significativo gracias a la construcción de barcos, mientras que al final de la guerra las máquinas de vapor estaban viejas y desgastadas por el uso intensivo durante la guerra. Aún así no fue hasta mediados de los 50 cuando las máquinas de vapor pasaron a ser menos del 10% (Fuente: The Evolution of the Diesel Locomotive in the United States).

Olton Hall no. 5972, más conocido como Hogwarts Express, fue construido en 1937 y retirado en 1963. Fuente: Daily Mail.

El ejemplo de la dieselización de las máquinas de tren en USA, que tuvo lugar bajo unas condiciones casi ideales de ventaja para las máquinas diesel, tardó décadas en completarse, debido al capital ya invertido en máquinas de vapor. Desde 1930 el ratio de adopción de las máquinas diesel pasó a ser de prácticamente el 100%, dado que apenas se vendían ya máquinas de vapor y aún así se tardó unos 15 años en que dominaran el segmento del transporte de mercancías y 25 años en conseguir un reemplazamiento del 90%.

Hecho: Bajo condiciones muy ventajosas la transición energética del petróleo a otras fuentes tardaría décadas en producirse para impactar de forma significativa en el consumo de petróleo. Las actuales condiciones no son ventajosas para la sustitución.

Por supuesto la sustitución puede ser obligatoria si el suministro de petróleo sufre una reducción drástica. Bajo tales condiciones haría falta una masiva inversión de capital y recursos para reemplazar o adaptar la maquinaria existente y las infraestructuras que funcionan con petróleo en un corto espacio de tiempo. Dicha inversión habría de realizarse en un momento en el que debido a la reducción del suministro de petróleo la situación sería de gravísima crisis energética y económica, lo que haría muy improbable que los recursos y el capital necesarios para dicha sustitución pudieran ser reunidos y desplegados con éxito.

Los coches eléctricos

Cualquier transición que pretenda reducir significativamente el consumo de petróleo deberá por fuerza tener efecto en las áreas de mayor consumo. Como hemos visto, el 72% del petróleo se usa en el transporte. El transporte terrestre consume el 85% del petróleo, con el aéreo (8%) y marítimo (7%) repartiéndose el resto. Dentro del transporte terrestre, el 70% de los vehículos son coches y el 30% camiones y autobuses.

Por lo tanto en torno al 43% del petróleo es quemado por los coches. Por eso buena parte del esfuerzo para sustituir el petróleo se está dirigiendo a sustituir la propulsión de los coches. ¿Qué tal lo estamos haciendo?

No voy a entrar mucho en los biocombustibles. Creo que todo el que se ha interesado algo por el tema ya sabe del fiasco que han supuesto. No solo compiten por la tierra cultivable, reduciendo la disponibilidad de comida, sino que en la mayor parte de los casos el retorno energético es ridículo, cuando no directamente negativo, como en el caso del etanol de maíz, que requiere el gasto de 1,29 litros de combustible por cada litro de etanol producido (Pimentel and Patzek, 2005). Actualmente la industria del biocombustible solo es rentable en su mayor parte bajo un régimen de subvenciones, y en el mejor de los casos produce una pequeña parte del combustible que se usa a cambio de reducir sensiblemente la producción de alimentos. Se calcula que todo el suelo cultivable de USA produciría tan solo un tercio del combustible que actualmente utiliza. Una proposición perdedora. Tan solo Brasil, con abundante suelo y excedentes alimentarios y con un régimen tropical de lluvias que permite crecer la caña de azúcar sin irrigación, ha conseguido hacer rentable el etanol y mezclarlo en un 25% con la gasolina, aunque los retornos energéticos siguen siendo bajos y el impacto medioambiental (tala de bosques, quema de restos, competencia con comida) inasumible. Fuente: The ecological and social tragedy of crop-based biofuel production in the Americas.

Los coches eléctricos de batería son un invento muy antiguo, los primeros modelos de uso práctico se comercializaron en la década de 1880. Hacia 1900 eran muy populares, con una cuota de mercado del 38% en USA, pero los avances de la combustión interna hicieron que se dejaran de fabricar para 1920. Durante las siguientes 9 décadas se han seguido desarrollando los coches eléctricos, produciendo de vez en cuando algún modelo comercial, con un resultado mínimo. La situación ha cambiado en los últimos 6 años y tras cien años de ausencia, los coches eléctricos de batería han vuelto a circular por las calles.

El principal problema de los coches eléctricos es la batería. Tras 200 años de investigación en baterías, el progreso no ha sido precisamente espectacular. Es un ejemplo de que los tecno-optimistas se equivocan y algunos problemas sencillamente no se pueden resolver por mucha presión y recursos que haya para ello. La electroquímica de las baterías es muy compleja y las opciones que ofrece la tabla periódica, limitadas. El petróleo tiene entre 25 y 100 veces más densidad energética que las mejores baterías de litio. Esa es la razón de que las baterías pesen tanto, y los coches eléctricos ofrezcan poca aceleración y tengan una autonomía tan pequeña. A lo que hay que añadir que las baterías son muy caras, que tienen una vida media limitada antes de que su capacidad se degrade apreciablemente y que no hay una infraestructura adecuada de carga. Debido a todo ello el porcentaje de coches eléctricos vendidos en 2013 fue de tan solo el 0,28% (242 mil de 84,7 millones). Tras 5 años desde su introducción comercial, los coches eléctricos han capturado un 0,04% del mercado mundial. Aún suponiendo tasas de crecimiento muy altas, que pueden no materializarse como los datos de 2014 sugieren, pasarían décadas antes de que los coches eléctricos supongan un porcentaje suficiente como para reducir significativamente el consumo de petróleo. Adicionalmente la capacidad eléctrica global tiene que aumentarse significativamente para proporcionar suficiente energía para los coches y solventarse los problemas de limitación de tierras raras y litio que podrían hacer inviable la sustitución. Fuentes: World Nuclear Association; Global EV Outlook 2013

De la electrificación del transporte pesado por carretera, maquinaria pesada, transporte marítimo y transporte aéreo, que consumen el 30% del petróleo mundial ni se habla. Sencillamente no es posible.

Es mucho más probable que la reducción en el consumo de petróleo impuesta por una disminución en su disponibilidad se lleve a cabo mediante una reducción en el número de vehículos. Bajo este escenario muchísima menos gente podría permitirse mantener un coche de combustión interna o comprarse y pagar las facturas de electricidad de un coche eléctrico. Las consecuencias que para sectores enteros de la economía de producción y servicios del automóvil tendría esta reducción son obvias. A ello habría que añadir las consecuencias para todo el resto de la economía de la reducción correspondiente de la movilidad de las personas.

Hecho: La transición energética del principal uso del petróleo en el transporte es muy problemática y es altamente improbable que se lleve a cabo de forma significativa en las próximas décadas.

Las renovables

La electricidad proveniente de renovables no resuelve en absoluto nuestra necesidad de petróleo, dado que solo una pequeña parte del petróleo se usa para generar electricidad, y además corresponde en general a derivados pesados del refino que se queman porque no encuentran otro uso. Liberarlos de esa tarea no haría que tuviésemos más gasolina, diesel o keroseno. Las renovables son una respuesta tardía a otro problema, la dependencia energética de los otros combustibles fósiles y el aumento de las emisiones de CO2 que conllevan. Analizadas exclusivamente desde el punto de vista del pico del petróleo las renovables son de hecho contraproducentes para la disponibilidad de petróleo. Para construirlas e instalarlas se necesitan grandes cantidades de acero, aluminio, cemento, hormigón, plásticos, metales y tierras raras, la extracción, producción y transporte de todo lo cual requiere un intenso uso de combustibles fósiles, incluido petróleo. Cuando se calculan las tasas de retorno energético (ERoEI), resulta evidente que la mayor parte de lo que se gasta es previo a que comience la producción energética. La construcción de parques eólicos y fotovoltaicos en cantidad suficiente para reducir de forma significativa el consumo de combustibles fósiles ha de ir aparejada a la construcción de infraestructura de almacenamiento y suplencia para resolver el problema de su intermitencia (el viento y el sol no siempre están ahí). Es una tarea monumental, con problemas insospechados a lo largo del proceso que puede durar décadas, y que supone pagar la factura en petróleo por adelantado, sin que el retorno energético devuelva una sola gota de petróleo. Hasta el momento todas las nuevas renovables (eólica, fotovoltáica, maremotriz, etc) que se han instalado no han disminuído en nada nuestro consumo de combustibles fósiles y esencialmente han compensado la caída en la utilización de la energía nuclear. Esto va a seguir siendo así durante al menos una década mientras los países de la OCDE siguen reduciendo su producción de energía nuclear.

Hecho: La transición energética a las renovables, incluso aunque fuera posible, no resuelve en nada el problema de la disminución de petróleo.

Conclusión: La transición energética esencialmente no ha comenzado. No va a haber transición energética en décadas. Los progresos que se hagan hacia la transición energética van a tener un impacto mínimo sobre el consumo de petróleo.

Resulta descorazonador que sabiendo desde hace cuatro décadas que el petróleo primero, y luego el resto de los combustibles fósiles van a acabarse en el siglo XXI, a día de hoy continúe creciendo nuestro uso y nuestra dependencia de dichos combustibles, sin que la transición energética sea otra cosa que palabrería para tranquilizar a la gente. A nivel mundial nuestro progreso en 40 años ha sido de cero. Descartando un impulso suicida colectivo hay que concluir que el problema nos viene grande y no somos capaces de resolverlo. El pronóstico es que cuando llegue la escasez de combustibles fósiles sufriremos una crisis energética devastadora y definitiva.