Cambio del Modelo Energético: una necesidad ineludible.

Falta la revolución energética que democratice la gestión de la energía.

jueves, 29 de marzo de 2012

La eficiencia es necesaria pero no suficiente.




El acertado comentario de un lector en el post ¡Qué difícil es demostrar lo obvio! sobre la eficiencia me ha animado a escribir esta entrada y tratar de analizar  las implicaciones de la eficiencia, en este caso la energética fundamentalmente, en nuestro consumo y en la crisis. 
El resultado podrá parecer una paradoja pero como siempre la realidad se basa en hechos: en general el aumento de la eficiencia de un recurso conlleva un incremento en su consumo total, por encima del que se tenía antes de implantar los procesos eficientes. Muy válido cuando hay transacciones económicas y demanda de por medio, que es casi siempre...


Pero esto no es nuevo, si nos remontamos a 1865 ya William Stanley Jevons indicó con relación a la eficiencia energética o economía en el consumo de los combustibles o determinados bienes:
"Es una confusión de ideas total suponer que el uso económico del combustible es equivalente a un consumo reducido. Lo contrario es la verdad misma."
En resumen viene a decir que al aumentar la eficiencia disminuye lógicamente el consumo instantáneo del bien o combustible pero conlleva un incremento del uso del modelo que utiliza ese bien lo que en definitiva significa que el consumo global se incrementa de manera significativa.
De forma equivocada se le llama Paradoja de Jevons pero en absoluto es una paradoja lógica o semántica sino que puede formularse matemáticamente, (muchos economistas la llaman paradoja porque parte de este colectivo no sabe Matemáticas ni Física, con permiso de los que si lo entienden):
E = la eficiencia en el consumo.
C = el consumo instantáneo unitario.
N = es el número de consumidores o también usos de un modelo.
i = estado inicial
f = estado final
Si mejoramos la eficiencia entonces Ef > Ei y Cf < Ci
Pero al aumentar la eficiencia resulta que también aumenta, en general bastante, el número de consumidores o los usos que se dan:
Nf >> Ni

Con lo que tenemos:

Ci.Ei.Ni < Cf.Ef.Nf

en definitiva, tenemos un aumento del consumo total del combustible o del bien afectado por este efecto de la demanda provocado por una mejora en la eficiencia.

¿Tenemos ejemplos de este efecto?
Con la invención de la máquina de vapor y un aumento tremendo de la eficiencia debido al padre de la revolución industrial Thomas Newcomen, se pensaba que el consumo de carbón iba a disminuir de manera importante, pero lo que ocurrió fue lodo lo contrario, se incremento el consumo al instalarse cientos de máquinas eficientes de vapor no solo en las minas sino en otras industrias y el ferrocarril.
Este fue un primer efecto de la eficiencia energética,  aumentado el consumo de carbón y por tanto el consumo de energía y el crecimiento. Posteriormente la eficiencia energética todavía dio un salto cuantitativo mayor al cambiar la fuente primaria y utilizar el petróleo que es mas eficiente, aquí también de manera paralela al mejorar la fuente energética de manera eficiente se incrementó brutalmente el consumo que ha permitido entre otras cosas que en 1859 éramos 1.000 millones de habitantes y ahora 7.000 millones, con una estimación de la ONU para 2050 de mas de 9.300 millones. En sólo unos 152 años hemos crecido ¡siete! veces mas que en las decenas de miles de años anteriores., todo ello gracias a la eficiencia energética y a una alta Tasa de Retorno Energético  inicial y además barata: carbón y petróleo.

Pero hay mas, otro ejemplo:  tenemos coches más eficiente que consumen menos y por tanto hacemos mas uso de ellos con lo que ¡no ahorramos ni combustible ni dinero! porque gastamos lo mismo o mas combustible al circular más o por haber más coches  y también porque el precio de la gasolina o diesel sube hace que paguemos más. Nos damos cuenta que cuando se gestionan este tipo de variables y recursos el tamaño si importa, y mucho sobre todo si se quiere seguir creciendo aunque se consigan eficiencias bien directamente o por cambio de fuente energética, ¡en el caso de que se encuentren,  claro! Todavía hoy no tenemos la alternativa al petróleo, debido al peak oil, como la tecnología basada en el carbón-vapor si la tuvo en su día con el propio petróleo. De hecho ahora estamos volviendo al carbón y no sólo en China.

Al hablar de eficiencia energética y economía es obligado referirse también a la Intensidad Energética que nos calcula la relación entre el consumo energético de un país y el producto interior bruto(PIB). Intensidad energética baja nos indica eficiencia, menos energía para obtener un euro, si es elevada quiere decir que consumimos mucha energía para generar nuestro PIB. Pero las economías más eficientes no han parado de crecer, aumentar su  PIB con lo que cada vez, y  a pesar de su eficiencia precisaban de más energía.
Crecer pero sólo hasta donde se permiten pagar el coste de la unidad de energía. Llegado a un valor del precio del barril de petróleo no todo el mundo puede seguir creciendo aunque sea con una tecnología eficiente. ¿Por qué sube el precio entonces,  si todo el mundo quiere energía? Bueno este es un tema de otro posible post, pero la realidad es que si fuera más barato la cantidad disponible de producción para soportar la elevada demanda de los  países con una buena intensidad energética no sería suficiente. Vamos, que no hay para todos. Con el precio alto se controla la demanda, y no se gastan las fuentes, o al menos se alargan todo lo que se pueda. Al menos eso parece.

Todo esto no quiere decir que la eficiencia es mala o no deseable, todo lo contrario es muy necesaria dada la situación de escasez de fuentes de primarias de energía capaces de mantener el PIB, no ya para que crezca  en todas las economías. La eficiencia debe ir acompañada de otras medidas, en primer lugar aunque duela decirlo, de austeridad, el KWh más eficiente es el que no se consume. Revisar el modelo logístico industrial y de la agricultura dejando de transportar bienes o alimentos desde miles de kilómetros cuando la producción o el cultivo pueden estar localizados cerca del consumo, transportes colectivos, mayor penetración de las energías renovables y descentralizadas a ser posible, que son además las más democráticas. Veáse por ejemplo lo que significa la Generación Distribuida y el Autoconsumo Energético  cuyo concepto,  y propuestas para legislar ya las sabe el Sr. Ministro de Industria por medio de una carta. pero el asunto está bloqueado de momento.

Otro nombre por el que se conoce esta Paradoja de Jevons de la eficiencia es por el de efecto rebote, y no por lo relacionado con las dietas al dejar de seguirlas y ganar kilos...

Se reconocen los dos "rebotes" indicados:

  • rebote directo: cuando el efecto de la eficiencia en un servicio o bien conlleva asociado una reducción de su coste y resulta por tanto en un aumento de su consumo porque es más barato.
  • rebote indirecto: cuando los ahorros obtenidos por la eficiencia de un producto o servicio se gastan en otros bienes o servicios al disponer de más dinero.
Además de estos dos rebotes locales con efectos microeconómicos también la teoría considera otro rebote "macro" que afecta a toda la economía:
  • rebote completo de la economía: cuanto más eficiente y productiva es una economía resulta que más se ve forzada a crecer y consumir. Se necesita cada vez más energía primaria.
Cuando esta energía adicional barata no está disponible se agudiza la crisis sobre todo en los países de la OCDE que son los más eficientes,  viendo reducidas sus importaciones energéticas al no poder pagar los costes del mercado y por otra parte los países emergentes absorben dicha producción sin poder encontrar otras fuentes de suministro que compensen ambas demandas: la de los países emergentes que pueden pagar los precios altos y la de los países de la OCDE cuyas economías sólo son capaces de crecer con energía barata a precios más bajos, que al ser un recurso finito sigue una función que  por desgracia no entendemos: la función exponencial.

Quién quiera profundizar más en el efecto rebote abajo tiene un informe extenso de la Comisión Europea.

Saludos.


Más información.
European Commission DG ENV. Addressing The Rebound Effect. Final report, April 2011

sábado, 10 de marzo de 2012

La clave está en las Fuentes de Energía Primaria. Primera entrega: el Petróleo.



Con este por post se quiere iniciar una serie de entregas revisando las principales fuentes de energía primaría disponibles. Comenzamos por la "madre de nuestra era industrial y del desarrollo" el petróleo.

Quizá antes haya que tratar de definir o aclarar que es energía. Todos tenemos la idea intuitiva que la energía es lo que nos proporciona una habilidad para hacer algo, movimiento, calor, comida, luz, combustible, etc. Pero si queremos medir la energía no tenemos más remedio que hacerlo a través de la Física  cuya definición es bien clara:

Energía es la capacidad de realizar un trabajo.

Aunque no la vemos directamente, de hecho nadie la ha visto, sí se manifiesta en muchas formas y somos capaces de ver y sentir sus efectos: traslado de bienes de un punto a otro del continente, el calor de la calefacción, la iluminación de un estadio de fútbol, la cosecha de un campo de cultivo, el funcionamiento de las máquinas en la industria o de los laboratorios en el proceso de fabricación de medicamentos, una granja de gallinas ponedoras,  etc.  Además también la Ecología estudia a los organismos vivos considerando los intercambios de energía entre ellos y con los entornos en que viven.

Para poder realizar todos estos trabajos y interaccionar con el medio y con otros organismos vivos precisamos de  energía, que la obtenemos de varias fuentes primarias, que están en la naturaleza disponibles para ser consumidas bien directamente, algunas,  o a través de procesos intemedios para su transporte distribución o utilización final. La electricidad no es una fiuente de energía primaria, sino un vector de distribución de energía, antes hemos tenido que generarla en centrales de varios tipos que si utilizan fuentes de energía primaria, carbón, agua, gas, nuclear, etc. ( Salvo la energía eléctrica de un rayo, pero desgraciadamente hasta la fecha no podemos utilizarla).

Como fuentes de energia primaria tenemos: el petroleo, carbón, gas natural, hidroeléctrica, nuclear, biomasa, eólica, solar fotovoltaica y solar térmica, geotérmica, etanol y biodiesel, mareas y olas, arenas asfálticas y esquistos bituminosos, basuras y deshechos, resto fuentes. Referencia: EIA Energy Information Administration

Vemos que nuestra dependencia de los combustibles fósiles es nada menos del 81,4% del total de todas las necesidades energéticas mundiales. Todas estas fuentes tienen una densidad energética, cantidad de energía por unidad de masa,  tremenda y proceden de la biomasa,  pero después de una transformación que ha requerido de millones de años. Son además recursos no renovables, significa que no pueden ser producidos o generados a una escala que sea capaz de mantener la tasa de consumo actual. Son finitos y como se ha comentado en otro post siguen una pauta de crecimiento de acuerdo a la función exponencial.

Vamos a comenzar por ver el Petróleo

Además de proporcionar el 34 % de toda la energía, nadie pone en duda que es el combustible principal mundial. Sólo hay que ver quien mueve el transporte en todo el mundo, los barcos, camiones, aviones, coches,  etc. Además sin él toda la maquinaria e industría agrícola necesaria para producir alimentos y ganadería se paralizaría.

Para hacernos una idea de su enorme densidad de energía sólo hay que considerar que un litro de petróleo contiene unos 38 MJ ( Mega Julio) cuando el trabajo de un humano es de 0,36 MJ. Lo que significa que un litro de petróleo es equivalente a casi 100 horas de trabajo. Otra forma de ver esta tremenda densidad de energía es traducirlo a lo que se está pagando por ella. Al traducirlo a euros tendríamos que un litro de gasolina produce el equivalente de casi 500 € de trabajo humano. Para más información ver Energía Humana y Energía Combustible.  Hace escasamente 200 años la mayor parte de la energía que movía  a la sociedad eran de origen animal y humano, y  en el caso de la agricultura tan sólo hace unas décadas. Si quisiéramos sustituir la energía que consume España por trabajo humano  se precisaría de toda la población mundial trabajando para nosotros.

Al margen de esta tremenda y barata densidad energética del petróleo que fue el determinante de la Segunda Revolución Industrial y de la explosión demográfica hay que considerar otros dos aspectos negativos de esta fuente de energía primaria: es un contaminante medioambiental por generar gases de efecto invernadero que provocan el calentamiento global  y al ser un recurso finito sigue evolucionando conforme al cenit o pico del petróleo, que ya muchos autores han indicado que se llegó en el año 2008, curiosamente el año de inicio de la crisis actual. Entones se produjo el récord de producción mundial en el mes de Julio con unos 75 millones de barriles por día de extracción.
La utilización de cada barril de petróleo genera del orden de unos 400 Kg de CO2 que es uno de los principales gases de efecto invernadero. El calentamiento ya afecta a los océanos que están en peligro de extinción. El efecto del pico del petróleo está teniendo una realimentación positiva adicional en el aumento de los gases de efecto invernadero, se está consumiendo más carbón.

La bajada en la extracción de crudo se está compensando con la producción de más líquidos licuados de gas, y biocombustibles hasta llegar a un volumen que se ha estabilizado en unos 85 millones de barriles diarios. Con esto aparece otro efecto negativo, la llamada tasa de retorno energética TRE, o energía total que puede producir una fuente con relación a la energía requerida para explotarla o producirla. Al inicio de la explotación de los pozos petrolíferos la TRE era de 100:1 cuando ahora está en 10:1 y muchos pozos y procesos  incluso menos. En  1859 en  Titusville, Pensilvania, Estados Unidos,   Edwin Drake a partir de una idea de George Bissel perforó el primer pozo de petróleo obteniendo el crudo a una profundidad de sólo 21 m. Hoy se llega a sobrepasar los 10.000 m.
 La producción de etanol a partir del maíz tiene una TRE que muchos autores ya estiman por debajo de 2:1.  Esto tiene un impacto importante en el precio y producción, bajando de una determinada TRE el recurso ya no es rentable para la explotación económica o energética.

La clave consiste en buscar un mix energético con el resto de las fuentes de energía primaria para ver si es posible proporcionar la energía que se demanda a un precio que no provoque un colapso en la economía y además sea sostenible con el medio ambiente. Misión imposible.

En sucesivos posts veremos otras fuentes de energía primaria. En el próximo: el carbón.

Saludos

Más información.
The Oil Crash. Antonio Turiel
¡Qué difícil es demostrar lo obvio!