¿Es el fin del crecimiento exponencial de la solar fotovoltaica (y de la eólica)?

Calculamos que el límite tecnológico de la energía solar eléctrica anda por los 2-4TWe de producción neta (sin tener en cuenta la más que posible baja Tasa de Retorno Energético). Aunque soy tachado frecuentemente de pesimista por suponer un límite muy inferior al que calculan otros, en realidad la realidad no tiene porqué seguir de cerca el límite tecnológico. Insisto: creer que podemos llegar a 2-4TWe con energía solar de aquí a dentro de 50 años es de un optimismo que raya la irrealidad.

 

Aunque los ritmos de instalaciones fotovoltaicas se suelen anunciar como incrementos porcentuales del año anterior (hemos crecido en un x%) y se suele creer que seguimos en una senda exponencial rápida, parece que ya no es así y esto tiene consecuencias enormes para la transición energética.

 

Lo extraño de una función exponencial es que su derivada es otra exponencial, o si se quiere, aunque nos parezca exponencial la capacidad acumulada de potencia solar fotovoltaica, también debe parecerlo la capacidad añadida anualmente.

 

Sabemos que en países como España o Italia se ha estancado la acumulación de potencia solar. Y solemos, con parte de razón, achacarlo a las malas políticas energéticas de los gobiernos de turno.

 

Pero la realidad es que 10 países europeos y seguramente Australia, ya han pasado sus “picos solares” de capacidad añadida al año. Los señalo en la siguiente gráfica que muestra los países por su % de producción solar eléctrica respecto a su consumo total:

figura 1

 

Muestro un par de gráficas concretas a modo de ejemplo (datos elaborados a partir de wikipedia: “solar power in…”):

Figura 2

De la figura 1 podría dar la sensación de que superar el 2% de electricidad producida por energía fotovoltaica condena a un país a dejar el crecimiento exponencial. Al menos a todos salvoa  Israel y Japón:

figura 3

 

Pero si nos fijamos, incluso en estos dos países que parecen romper la regla, el crecimiento exponencial parece que se abandona.

 

En las anteriores gráficas vemos crecimientos exponenciales (elipses verdes), luego lineales (amarillas), para pasar a decrecimientos en la potencia instalada anual (rojas).

 

Incluso China y Estados Unidos, que aún no han cruzado la línea del 1% de su electricidad producida por fotovoltaica (figura 1), parece que pueden encontrarse ya en la zona amarilla.

Por ejemplo China, la del crecimiento económico de dos dígitos hasta hace bien poco:

figura 4

Aunque las políticas energéticas de cada país influyen mucho, estamos observando algo que debe ir más allá de malas políticas. Y es que cuando se supera el 1% la cosa es más difícil de mantener en un crecimiento exponencial tan explosivo como el que suele tener la solar.

 

¿Puede añadirse otra causa, la crisis económica mundial?

 

Podría ser, pero si así fuera, los que creemos que esta crisis no va a acabar nunca tendríamos que tener claro que ya no es un tema coyuntural sino estructural (no es el político de turno, es el propio sistema económico mundial).

 

Veamos qué pasa a escala mundial:

figura 5

 

El hiato del 2008-2009 podría ser debido a la crisis económica mundial, ¿hubo crisis en 2011-2012, está viniendo otra?

 

En todo caso, el mundo anda por el 1% de su producción eléctrica proveniente de la fotovoltaica.

 

Si es así que la energía fotovoltaica deja de crecer exponencialmente cuando anda en ese entorno y cuando supera el 2-3% tiene incluso problemas para crecer en potencia instalada anual, nos podemos encontrar con un límite político-económico-social que difícilmente superaría el 10% de producción eléctrica solar respecto a la global. A partir de ahí, en el mundo real de fuera del papel, la solar tendría un límite que rondaría los 0,25 TWe de producción neta, un orden de magnitud por debajo del límite tecnológico que hemos calculado (y que suele tacharse de pesimista).

 

¿Yqué pasa con la eólica (fuente: wikipedia y GWEC)?

figura 6

 

Pues parece que el crecimiento explosivo exponencial se paró también con la crisis del 2008-2009. Si somos optimistas con lo proyectado por la propia industria este año instalaríamos 55GW, batiendo un record pero siguiendo un crecimiento lineal, si simplemente instaláramos otro tanto como en los primeros seis meses de 2015, parecería que estuviéramos ya en la zona del pico (triángulo verde en la figura 6).

 

Ahora apliquemos mi sentido común con la eólica: si durante este lustro instaláramos una media de 50GW/año y luego durante los siguientes lustros siguiéramos una curva de decrecimiento simétrica (al estilo a las del peak oil), terminaríamos instalando un total de aproximadamente 1TW de potencia, lo que produciría aproximadamente 0,25TWe netos en el mundo real, la cuarta parte aproximadamente que el límite tecnológico que calculó mi grupo.

Cuando escribimos el primer artículo de eólica, los datos que manejábamos eran los de la curva dentro de la elipse verde; ante las críticas que recibimos por pesimistas, yo pensaba que bastaba esperar hasta el 2020 como mucho para ver si nos quitaría la realidad la razón. Vista la gráfica actual, habrá que esperar mucho más: hasta el 2050 para llegar a 3,3TW de potencia instalada (1TWe producido con un factor de capacidad de 0,33) si ajustamos linealmente los años 2010-2015 y extrapolamos hacia adelante (con el dato proyectado de la industria para 2015).

Soñar con un mundo renovable y altamente tecnológico, es eso. Primero habría que cambiar la civilización (la política, la economía y la sociedad). Pero eso es una tarea hercúlea que supone muchas décadas o incluso siglos y es injusto pedír que se haga en unas pocas décadas (porque es imposible). Echar la culpa a su gobierno es solo una parte de la cuestión.

 

Todo se realimenta.

Carlos de Castro Carranza

 


Curso: Vivir (bien) con menos. Explorando las sociedades pospetróleo

Esta vez nos gustaría recomendar un curso que organizan nuestros compañeros de la Universidad Autónoma de Madrid del 2 al 4 de septiembre.

Lo dirige Jorge Riechmann y cuenta con invitados de lujo como José Manuel Naredo, Ferran Puig Vilar, Emilio Santiago Muiño, Óscar Carpintero, Pilar VEga, Iñaki Bárcenas, Yayo Herrero y muchos más y el tema es tremendamente sugerente: vivir (bien) con menos.

Incluimos el programa, pero en este enlace se puede encontrar más información sobre inscripciones, lugar y otros detalles.

 

PROGRAMA
Miércoles 2 de septiembre
9 h. José Manuel Naredo: “Cambio de paradigma en economía: inercias y resistencias”
11 h. Ferran Puig Vilar: “¿Hasta qué punto es inminente el colapso de la civilización actual?”
13h. Jordi Mir (UPF): “¿Siguen siendo válidas las estrategias que los movimientos sociales han desarrollado en el
pasado?”
15 h. PAUSA para comer
17 h. Mesa redonda 1: experiencias y resultados de investigación
Emilio Santiago Muiño (UAM): “Móstoles en transición 2015”
José Manuel López Rodrigo (candidato de Podemos a la presidencia de la Comunidad de Madrid): “Cómo
crear barrios sostenibles”
Iñaki Bárcena (UPV/ EHU): “Transiciones energéticas. Experiencias y visiones desde el Norte y desde el Sur”
Pilar Vega (UCM): “Un modelo de transición para una movilidad ecológica”
Marc Badal: “Límites de las estrategias neorrurales”
Jueves 3 de septiembre
9 h. Yayo Herrero y Santiago Álvarez Cantalapiedra (FUHEM-Ecosocial): “Estrategias políticas hacia sociedades
pospetróleo”
11 h. Óscar Carpintero (UVa) y Alberto Matarán (UGr): “Los inciertos pasos desde aquí hasta allá. Pensando las
transiciones bajo la amenaza del colapso”
13h. Ernest Garcia (UV): “Recortes antisociales y sostenibilidad: Por qué el crecimiento no puede acabar con las
formas malignas de la austeridad”
15 h. PAUSA para comer
17 h. Mesa redonda 2: experiencias y resultados de investigación
Ernest García (UV): “Resultados de la investigación en el proyecto POSTCARBON”
Adrián Almazán (UAM): “Los peligros del catastrofismo”
Carmen Madorrán (UAM) "Rastreando alternativas: la propuesta cooperativista en la democracia
económica”
José Bellver (FUHEM-Ecosocial): “Nuevos avances hacia una teoría del intercambio ecológicamente desigual”
Jaime Nieto (UVa) “Evaluación de planes de transición energética hacia sociedades postcarbono”
Viernes 4 de septiembre
9 h. Alicia Valero (UniZar): “Mantenernos lejos de Thanatia”
11 h. Joan Benach (UPF): “El paro y la precariedad como cuestiones de salud pública”
13h. Jorge Riechmann (UAM): “Explorando las sociedades pospetróleo bajo las amenazas de colapso: tentativa hacia
algunas conclusiones”
15 h. Clausura y entrega de diplomas

“¿Por qué fracasan las cumbres climáticas?”

Aunque la urgencia de actuar de forma decidida contra el cambio climático es cada vez más perentoria, las cumbres donde se deberían adoptar compromisos fracasan una y otra vez. La complejidad e inercia de un sistema multipolar, la tremenda fuerza de los grupos que se benefician del uso generalizado de los combustibles fósiles, y la propia forma de adoptar las decisiones condicionan unos resultados poco alentadores.

Artículo completo publicado en el número 85 de la revista El Ecologista (Junio 2015):


Curso: El futuro de la tecnología después del agotamiento del petróleo

Como no podía ser menos este otoño tenemos nuevo curso. Además contamos con la ventaja de volver a recibir el apoyo del Centro Buendía y el programa UVA en Curso.

Este año intentaremos arrojar luz sobre  un tema apasionante: el futuro de la tecnología en clave energética. Intentaremos discernir hasta qué punto es posible una sociedad tecnológica sin el apoyo de los combustibles fósiles.   Hablaremos de límites energéticos y materiales y de las trabas socio-económicas a la sostenibilidad tecnológica, miraremos a la naturaleza y a la historia para hablar de cómo deberían ser una tecnología realmente sostenible y de nuevas formas de hacer tecnología.

Os adelanto el programa, la introducción y algunos datos de interés. No olvidéis que, como todos los años, la asistencia  es libre y gratuita y trataremos de grabar y documentar todas las charlas. Os esperamos.

Marga Mediavilla

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La ciencia y la tecnología han experimentado un espectacular desarrollo los dos últimos siglos, desarrollo que ha corrido paralelo al consumo de   combustibles fósiles y que no habría sido posible sin la gran disponibilidad de energía que éstos han permitido. Sin embargo, según indican la mayor parte de los expertos en la materia, la extracción de combustibles fósiles empezará a declinar antes de mediados del presente siglo, hecho que está empezando a manifestarse en el estancamiento de la producción de petróleo convencional que se está observando en esta década. La dependencia que nuestra sociedad y nuestra tecnología tienen respeto a los combustibles fósiles se puede convertir en un talón de Aquiles si no sabemos reaccionar adecuadamente ante este reto energético. Nos enfrentamos a una necesaria adaptación de nuestra tecnología hacia formas no dependientes del petróleo y otros recursos fósiles y ello implica replantear, no sólo nuestras fuentes energéticas, sino también la falta de sostenibilidad  de nuestros patrones de  producción y consumo.

El conocimiento de estos límites energéticos a la tecnología debería ser uno de los referentes de las líneas de I+D actuales y objeto de atención en los estudios de grado y postgrado de carácter tecnológico. Desde esta perspectiva el curso pretende vislumbrar los problemas que tendremos que afrontar en un futuro de petróleo en declive y apuntar algunas direcciones de evolución tecnológica capaces de abordar este problema.

Fechas: Del 22 al 25 de Septiembre de 2015, de  16:30 a 21:00 h,

Lugar: Salón de actos dela Escuelade Ingenierías Industriales de la Universidad de Valladolid, en su sede de Paseo del Cauce.

Matrícula y asistencia. La asistencia a las sesiones es libre y gratuita. Aquellas personas que quieran conseguir titulo y la convalidación por  créditos de libre configuración deben formalizar la matrícula a primeros de septiembre en el Centro Buendía (C. Juan Mambrilla, Valladolid). Para estudiantes de grado que quieran solicitar el reconocimiento de 1 ECTS se propone la realización un trabajo personal, cuya dedicación se estima en 9 horas.

Coordinadores: Margarita Mediavilla y Fernando Frechoso

 

 

PROGRAMA

 

Primer día: Límites a la tecnología en el siglo XXI”

Martes 22 de septiembre de 2015.

Sesión primera 16:30h

“¿Por qué limites a la tecnología?” Margarita Mediavilla,  profesora del Departamento de Ingeniería de Sistemas dela Uva y miembro del Grupo de Energía, Economía y Dinámica de Sistemas.

Sesión Segunda  17: 45

“Límites energéticos”. Fernando Frechoso  profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica dela Uva y miembro del Grupo de Energía, Economía y Dinámica de Sistemas.

Sesión Tercera  19:00 (a 21:00)

“Límites materiales”. Alicia Valero. Profesora del Dpto. de Ing. Mecánica dela Universidad de Zaragoza y Directora del Área de Ecología Industrial de CIRCE.

 

 

Segundo día: Tecnologías sostenibles, sociedades sostenibles”

Miércoles 23 de septiembre de 2015.

Sesión primera  16:30

“Imitando a Gaia: reciclaje y eficiencia energética en las “tecnologías” ecosistémicas” Carlos de Castro, profesor del Departamento de Física Aplicada dela UVa y miembro del Grupo de Energía, Economía y Dinámica de Sistemas.

Sesión Segunda 19:00 (a 21:00)

“Raíces de la insostenibilidad socioeconómica” Mario Giampietro,  investigador en el Instituto de Ciencia y Tecnología Ambientales (ICTA) dela Universidad Autónoma de Barcelona (UAB).

 

 

Tercer día: Nuevas tendencias tecnológicas para la sostenibilidad”

Jueves 24 de setiembre de 2015

Sesión primera. Parte 1   16:30

“Principios de la Permacultura”, Rosalba Fonteriz, Profesora del Dpto. de Bioquímica y Biol. Mol. y Fisiología/ IBGM, Uva.

Sesión primera. Parte 2  17:45

“Experiencias practicas de permacultura y soberanía tecnológica.” Victor Barahona. Ingeniero Técnico Industrial, director de Permacultura Aralar y Egokitek.

Proyección de vídeo sobre tecnologías Open Source, 19:20 (a 19:30 )

Sesion segunda  19:30 (a 21:00)

 “Open source hardware y el movimiento makers. Nuria Robles, manager en  Fab-Lab León.

 

 

Cuarto día: “Hacia una tecnología realmente sostenible

viernes 25 de setiembre de 2015

Sesión primera. 16:30

“Lecciones del pasado: el papel de la tecnología y la energía en la historia” Luis González  Reyes, coautor del libro En la Espiral de la Energía y miembro de Ecologistas en Acción.

 Sesión segunda.  18:30 (a 21:00)

Mesa redonda: “¿Qué tecnologías podemos promover ante el agotamiento del petróleo?”.

Participan:

Antonio Garcia-Olivares, Investigador del ICM del CSIC, Barcelona.

Luis González Reyes, coautor del libro En la Espiral de la Energía y coordinador de Ecologistas en Acción.

Rosario Sierra, profesora del  Dpto. de Producción Vegetal y Recursos Forestales de la Escuela de la ETS de Ingenierías Agrarias de la Uva.

 

 


Una aproximación a las Tasas de Retorno Energético (EROEI) a partir de los diagramas de Sankey de la Agencia Internacional de la Energía (AIE)

Voy a seguir en lo que pueda la estandarización de Hall (http://www.roboticscaucus.org/ENERGYPOLICYCMTEMTGS/Nov2012AGENDA/documents/DFID_Report1_2012_11_04-2.pdf ): EROEIST  sería el cociente entre el uso primario de la energía y la energía gastada para obtenerlo.

Esta definición es inútil además de confusa. LA EROEI debe medir la energía usable (la que usa la sociedad)  dividido entre la energía que hemos gastado para obtenerla. El petróleo no es una fuente de energía, lo es la gasolina, el carbón mancha, es la electricidad la fuente que usamos de energía en realidad. Lo mismo pasa con el uranio o los fotones solares, es la electricidad que producen lo que usamos la sociedad como energía.

La Agencia Internacional de la Energía publica en su web unos diagramas “espagueti” (Sankey) muy útiles para ver cuánta energía consumimos y de qué forma.

Si nos fijamos en los diagramas del mundo podemos hacer algunos números (http://www.iea.org/sankey/ ).

 

Así, del Sankey (datos para 2012)  vemos que la “energía usable” es la suma de “total final consumption” + “Own use” – “Non-energy” (los plásticos y lubricantes no se usan para producir energía, aunque la contengan, y si se queman para producir energía ya viene en el bio/waste production). Luego el numerador de la EROEIst es fácil: 8979+790-899 = 8960 Mtoe (megatoneladas equivalentes de petróleo).

El denominador de la EROEIst sería el “own use” = 790, por lo que EROEIst = 11.3

 

Para hacer un EROEI más coherente y útil, pasaríamos al EROEIpou (point of use) (el numerador no cambia, el denominador se incrementa en la energía que se gasta para llevar la energía al sitio donde se usa).

De este ya es difícil obtener todos los datos, pero sin duda tendríamos el gasto energético de transportar el gas natural y el petróleo: en la AIE tenemos 59 Mtoe para el pipeline transport (que no incluye el gasto energético del gas natural que va a mi casa o a una fábrica, estos estarían en domestic e industrial energy use). A ese gasto le sumaríamos el gasto de trasladarlos en barco (bunkers internacionales). He encontrado una estadística de 2005: 54 Mtoe (solo para oil, LNG y PGN, no para carbón, leña, etc.) de gasto internacional, el gasto que va a la isla de Hierro o a Honolulu –doméstico- no se cuenta aquí). Si se mantiene la proporción en 2012 el gasto habría sido de 57 Mtoe.

El nuevo denominador es > que  790+59+57 = 906, con lo que el EROEIpou < 9.9

Para hacer un EROI del pou hacia el extendido (EROEIext) habría que añadir en el denominador el consumo energético de:

1.- gasolineras, camiones cisterna domésticos, bunkers domésticos, etc.

2.- Maquinaria e infrastructuras energéticas (fabricar camiones cisternas, gasolineras, plataformas petrolíferas, minas del carbón, construcción de centrales térmicas…)

3.- Comercio y servicios públicos dedicados a la energía

4.- Gastos en la exploración de nuevos yacimientos. I+D+i energética (por ejemplo el gasto de mi ordenador y del tuyo en este momento).

5.- Consumo energético de los gastos financieros de la energía

6.- Gastos militares para la “defensa” energética (e.g. invasión de Iraq)…

 

Ya que el EROEIpou < 10, podemos suponer de forma razonable que alrededor del 10% del gasto energético de la industria y del transporte se dedica al sector energético (para el caso del transporte internacional por barco la proporción supera el 25%). esto son unos 500Mtoe

EROEIext < 8960/(906+500) = 6,4

En realidad esto no es muy diferente a lo que hacen Prieto y Hall con la fotovoltaica, pero en vez de contar dinero cuento porcentajes energéticos. Si el uso directo de energía para obtener energía es de un 10% es razonable suponer que el tamaño de la industria aparejada a ella es de alrededor del 10% de toda la industria (250Mtoe), y que consumirá alrededor de un 10% de la energía.

Aún más, ya que el EROEI extendido es menor que 10, la expresión más coherente sería:

EROEIext = Energía útil (8960) /[energía directamente invertida (899) + (energía industria + energía trransporte)/EROEIext] = 4,4

 

Por otro lado, aquellas energías incipientes, que se apoyan en el sistema y que no contribuyen mucho a él por ahora, como la fotovoltaica y la eólica, aún tienen menos EROEI que la calculada por métodos estándar, incluido el cálculo del EROEI de Hall y Prieto de la fotovoltaica en España (<=2,45), porque en los cálculos están suponiendo que la EROEI del sistema con el que se nutren es muy grande (si hay un gasto de gasolina para hacer la infraestructura solar la cuentan Prieto y Hall, pero hay que añadir el gasto energético para hacer esa gasolina). Así pues hay que hacer una transición energética desde fósiles a renovables mientras descienden las fósiles con una EROEI baja y descendiendo a la vez que la EROEI de las renovables es baja.

La EROEIext de la solar sería:

EROEIext (solar) = Energía útil /(energía invertida + energía útil/EROEIext(fósil)) = 1,6

Si ese fuera el caso la transición solar en unas décadas es imposible porque un parque no te devolvería lo invertido en él hasta 20 años tras su instalación.

Carlos de Castro Carranza


Implicaciones de la (baja) densidad energética solar eléctrica

Hoy traemos un pequeño ejemplo para ilustrar las implicaciones de la (mucho) menor densidad energética de las energías renovables eléctricas en comparación con las fósiles:

Figura 1: Densidad energética por fuente renovable. Fuente: (Smil 2008), (de Castro et al. 2011, 2013a, 2013b)

Como se aprecia en la figura, las renovables, debido a sus características, son capaces de dar entre 1 y 2 órdenes de magnitud menos de energía eléctrica por superficie. Es importante resaltar que estos números no son especulativos ni teóricos, sino que se trata del resultado de sencillos análisis que toman un parque eólico o una planta solar (fotovoltaica o de concentración) real, y calculan la densidad energética mediante los datos de generación (reales) y de ocupación de superficie (reales también). Como se ve, el rendimiento de los biofuels es desolador.

Dicho ésto, el ejercicio planteado es simple, y responde directamente a la pregunta:

¿Qué superficie sería necesaria para cubrir la demanda actual de energía eléctrica considerando que se cubriera sólo con energía solar por comunidad autónoma en España (asumiendo que cada territorio es autosuficiente)?

 En vez de tomar datos actuales de densidad energética, se toma el intervalo propuesto por (de Castro et al. 2013b) para la evolución probable de diferentes parámetros técnicos en el futuro. Aunque obviamente existe margen para la mejora tecnológica, existen los límites termodinámicos que son infranqueables y de los que la tecnología actual no anda tan lejos: por ejemplo, la Ley de Betz en la eólica (sólo puede convertirse menos del 59 % de la energía cinética en energía mecánica usando un aerogenerador), pero también el principio de conservación de la energía (es decir no se pueden poner los molinos muy cerca pues sino se quitarán el viento el uno al otro), o el llamado Límite de Shockley–Queisser en la tecnología fotovoltaica (para una unión única -la más habitual con diferencia-, el límite absoluto de conversión se encuentra por debajo del 34%).

Además, se ha tenido en cuenta la diferencia irradiancia solar que llega según la geografía, que como se ve varía entre 900 kWh/m2 en la costa cantábrica y 1500 kWh/m2 en el sur de la península:

Figura 2: Irradiancia solar en España. Fuente: http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/

Simplificaciones:

(1) se asume que toda la potencia se instala sobre suelo. Aunque existe potencial en las áreas urbanas, lo cierto es que estudios detallados han concluído que, con el urbanismo y configuración actual de las ciudades, menos de un 5% de las superficies urbanas estarían disponibles para instalación de placas fotovoltaicas.

(2) No consideración de otras fuentes renovables (eólica, hidroeléctrica, etc.). Se trata de un objetivo teórico de ilustración de las características de la tecnología solar.

 

RESULTADOS:

1. En términos de superficie total

Figura 3

2. como % de la superficie de cada CCAA

Figura 4

Observemos los resultados: en primer lugar, en cuanto a superficie total ocupada, destacan Cataluña, Andalucía, Madrid y Valencia con entre 750 y 2500 km2 de ocupación por territorio. Obviamente, hay una correspondencia entre población y la superficie necesaria pues el consumo de electricidad es proporcional a la población. La figura 4, que relativiza las necesidades de tierra disponble respecto del total de cada CCAA, nos proporciona resultados más interesantes: no tanto por las CCAA en cabeza (se trata de territorios pequeños con mucha población), sino por la magnitud de la ocupación de terreno necesaria. Asi, destacan Madrid, con 10-14% del territorio y País Vasco 7,5-13%. Y a nivel estatal, encontramos entre un 1 y un 2,5% del territorio.

Y aquí viene la pregunta fundamental:

 ¿es ésto mucho, o poco?

Pues depende de lo tecnófilo que uno sea.

Un indicador que nos podría servir de comparación es la Huella Ecológica. En España, según este indicador, las necesidades para ser sostenibles con nuestro consumo actual energético, son casi del triple de la biocapacidad de nuestro territorio. Sólo las necesidades de energía requerirían casi el doble de territorio del que disponemos (principalmente necesidades de bosques para absorber las emisiones de CO2 asociadas al consumo de energía). Así que frente a este indicador, parece que los parques renovables ocuparían relativamente poco. Es verdad que si la energía fotovoltaica en España tiene una tasa de retorno energético (TRE) de menos de 2,5 (Prieto & Hall 2013), significaría que actualmente necesita de las energías fósiles, requiriendo por tanto indirectamente bosques para absorber sus emisiones (las del cemento de los pilares de los paneles, la de los camiones que transportan los materiales, etc.). Así pues, las necesidades de territorio medidas bajo este indicador de la Huella Ecológica, seguirían siendo muy altas, mucho más que ese 2% aproximado que requerirían las infraestructuras solares de forma directa (recordar que al contrario que la eólica, la solar no es tan fácilmente compatible con los dobles usos del terreno).

Por otro lado, las necesidades de energía de España son mucho mayores que las que proporciona la electricidad. Ese 2% aproximado de territorio sería para proveernos del consumo actual de electricidad que es una parte de la energía que necesitamos en España (el 23,4% de la energía final en 2013) y se supone que una parte del consumo eléctrico del futuro. Una electrificación del sector transporte o de otros usos hoy basados en petróleo y gas natural, significaría necesitar aún más territorio.

Un 2% no es tanto, si lo comparamos con las necesidades de territorio que cultivamos. Por ejemplo, nuestras viñas dedicadas al vino ocupan un porcentaje similar del territorio. Pero no son territorios comparables, una cosa es una infraestructura industrial y otra cosa “el campo”. La suma de toda nuestra superficie ya artificializada (carreteras, líneas de tren, industrias, ciudades, pueblos, etc.) ocupan aproximadamente un 4% del territorio español, el resto es “campo”. Así pues de lo que estamos hablando es de aproximadamente incrementar un 50% lo que ya tenemos hecho. Y obviamente seguirían siendo las “Castillas” y Extremadura, las que darían el territorio “productivo” a madrileños, vascos y catalanes, porque si es difícil destinar un 2% del territorio, cuando superamos el 10% hablaríamos de “plaga”, como los invernaderos de Almería.

Iñigo Capellán Pérez y Carlos de Castro Carranza

Referencias

  • (de Castro et al. 2011) De Castro, Carlos, Margarita Mediavilla, Luis Javier Miguel, and Fernando Frechoso. “Global Wind Power Potential: Physical and Technological Limits.” Energy Policy 39, no. 10 (October 2011): 6677–82. doi:10.1016/j.enpol.2011.06.027.
  • (de Castro et al. 2013a) De Castro, Carlos, Óscar Carpintero, Fernando Frechoso, Margarita Mediavilla, and Luis J. de Miguel. “A Top-down Approach to Assess Physical and Ecological Limits of Biofuels.” Energy 64 (Enero 2014): 506–12. doi:10.1016/j.energy.2013.10.049.
  • (de Castro et al. 2013b) De Castro, Carlos, Margarita Mediavilla, Luis Javier Miguel, and Fernando Frechoso. “Global Solar Electric Potential: A Review of Their Technical and Sustainable Limits.” Renewable and Sustainable Energy Reviews 28 (Diciembre 2013): 824–35. doi:10.1016/j.rser.2013.08.040.
  • (Prieto & Hall 2013) Prieto, Pedro A., and Charles A. S. Hall. Spain’s Photovoltaic Revolution: The Energy Return on Investment. 2013th ed. Springer, 2013.
  • (Smil 2008) Smil, Vaclav. Energy in Nature and Society: General Energetics of Complex Systems. MIT Press, 2008.

I+D+i en España: falla la inversión, no el rendimiento

En este caso recuperamos un muy interesante y esclarecedor artículo de junio de 2013 en el que se exponían los resultados de una investigación publicada en Science sobre las inversiones y el rendimiento del sistema de ciencia en España. Muy recomendable para desmontar algunos mitos que se propagan habitualmente.


 

 


Publicación del artículo “¿Más crecimiento? Una solución inviable para superar la crisis energética y climática”

Hace unos días se publicó nuestro último artículo en la revista Sustainability Science, que es de hecho una continuación del trabajo publicado en diciembre en el que se presentaba el modelo WoLiM y su aplicación al set de escenarios habituales en la proyección de escenarios futuros. En este trabajo y según las hipótesis consideradas, todos los escenarios explorados resultaban ser, a la postre, no factibles:

Los resultados muestran que una transición energética dirigida por la demanda y el mercado, como las realizadas en el pasado, no parece posible: si las tendencias de demanda continúan se prevé una fuerte escasez antes de 2020, especialmente para el sector del transporte, mientras que la generación de electricidad es incapaz de cubrir la demanda a partir de 2025-2050. Para poder encontrar escenarios que sean compatibles con las restricciones derivadas de los picos de los combustibles fósiles es preciso aplicar hipótesis que raramente son contempladas por las instituciones internacionales o los estudios de GEA como crecimientos económicos cero o negativos.

Por lo tanto, si estos escenarios eran no factibles, era obligado investigar qué escenarios podrían ser entonces factibles, y cuáles serían sus características principales. Así, hemos encontrado que existen elementos para esbozar 3 situaciones alternativas:

  • Escenario B: Un escenario en el que, frente a los declives del petróleo y gas, se estimula intensamente la extracción de carbón como sustituto principal. Los diferentes bloques económicos tienden a reducir sus intercambios comerciales con una competencia directa (que podría ser también violenta) por el acceso a los recursos en el resto del mundo. En términos macroeconómicos, el crecimiento a nivel global agregado aún podría aumentar a un ritmo de +1% al año hasta 2050, lo que en términos del actual sistema económico, sería insuficiente para generar altos niveles de bienestar. Así, en términos de democracia, bienestar o equidad, en este escenario saldríamos bastante mal parados, con un contexto idóneo para el surgimiento de dictaduras y tecnocracias. Sin embargo este escenario sería sólo válido a corto y medio plazo puesto que las enormes tasas de emisiones de efecto invernadero nos llevarían a una situación de caos climático.
  • Escenario C: En este escenario la adaptación a los límites energéticos se realiza por la vía “dolorosa”, esto es, no se pone en marcha ningún proceso para el cambio de modelo socioeconómico y entonces se produce una recesión generalizada en un contexto de regionalización. Se podrían en marcha dinámicas similares a las del escenario C pero en un contexto económico aún más degradado.
  • Escenario D: Se trata del contrapunto positivo. Así, asumiéndose que se produce un cambio de modelo planificado y consciente hacia un sistema no dependiente del crecimiento, una rápida y decidida transición hacia sistemas renovables y un reparto del consumo de energía a nivel mundial (o sea produciéndose un decrecimiento en el consumo de los países industrializados para que los países del Sur puedan alcanzar niveles de más altos), se esboza un escenario que permite entrever que un futuro más amable es posible con voluntad política y social.
  • (Existen otros 2 escenarios, BAU y A que resultan ser totalmente inviables)

Figura 1: Resultados para el escenario D en términos de consumo de energía primaria (izda) y eléctrica (dcha) por fuentes.

El artículo discute en detalle las implicaciones de la convergencia en consumo energético del escenario D en orden de magnitud: así, aquellas personas que vivimos en países industrializados deberíamos reducir nuestro consumo energético a un ritmo del 3% anual (-70% entre el año 2010 y 2050). Esto permitiría a aquellas personas que viven en el Sur (es decir el 70-75% de la población global), incrementar su consumo per cápita en +30% desde los niveles actuales. El nivel de convergencia (50-60 GJ per capita) se encuentra por debajo del umbral para alcanzar un alto nivel de desarrollo en el actual paradigm socioeconómico (Arto y otros 2015), pero se encuentra por encima del umbral para cubrir las necesidades básicas para una vida digna.

¿Cómo repercutirían en el GDP de los diferentes países estas sendas de consumo energético? Encontramos que, aproximadamente, el nivel de convergencia global se encontraría entorno a 12.000 US$, es decir en un nivel ligeramente superior a la media mundial actual. Algunos países que se encuentran actualmente en estos valores son Brasil, Costa Rica, Montenegro o Tailandia. Esto se traduciría en que los habitantes de los países industrializados deberíamos reducir nuestra renta entorno a 4 veces hasta 2050, lo que permitiría a los habitantes del Sur aumentar la suya unas 3 veces en ese mismo tiempo. Aquí es importante resaltar que existe una abundancia de datos abrumadora que indica que, a partir de un determinado umbral de GDP, los incrementos de éste no se traducen en mejoras de bienestar.

De hecho, si buscamos algunos de estos países que cumplen el doble objetivo de situarse en los niveles de convergencia encontrados de consumo de energía y renta, encontramos países con altos niveles de Índice de Desarrollo Humano (IDH) como Montenegro (IDH=0.791), Uruguay (0.789) o Costa Rica (0.77).

Figura 2: Consumo total de energía primaria (izqda) y PIB per capita (dcha) del mundo dividido en 2 grandes bloques (industrializados, azul y Sur, rojo). Hasta 2010 datos históricos, a partir de ese año y hasta 2050 se proyectan los escenarios de convergencia.

Por supuesto, hay muchos matices que no pueden ser resumidos en esta breve entrada, por ello, aquellos interesados tenéis disponible una copia del texto aquí (de momento en inglés).

 

Figura 3: Emisiones de CO2 por escenario. En esta figura se puede apreciar cómo aquellos escenarios dónde se limita el crecimiento presentan un gran potencial de reducción de emisiones de efecto invernadero, estrategia que ya ha sido propuesta por algunos climatólogos eminentes como Kevin Anderson o Alice Bows-Larkin.

 Iñigo Capellán Pérez


En defensa de un colapso de nuestra Civilización rápido y temprano

Aquellos pocos que llevamos años pensando que el colapso es inevitable y cercano en el tiempo (si no lo tiene claro, este post no le es útil) estamos en disposición de pensar sobre la conveniencia de su profundidad, rapidez y momento en que empiece a ser evidente al menos para una minoría “amplia” (mientras escribía el borrador de este post Ugo Bardi ha escrito algo parecido, me ha resultado curioso).

Defender que el colapso comience pronto es muy fácil y ya se hizo hace tiempo desde “Los límites del crecimiento”: cuanto más se resiste un sistema en crecimiento en caer “más dura resulta la caída” porque va desde más arriba y porque el sobrepasamiento habrá sido mayor y durante más tiempo, por lo que los daños sobre los ecosistemas soporte y sobre las “sociedades y cultura” soportes, son mayores y los nuevos límites terminan más “abajo”. Podemos verlo por cómo están siendo las reacciones de las élites y de la sociedad a la “trinza”: energía-clima-biodiversidad.

Ante la primera gran crisis energética por el pico del petróleo, nos estamos resistiendo a “hincar la rodilla” a base de biocarburantes, carbón, fracking, guerras, exclusión de la tarta económica, etc., medidas que hacen aún más frágil el sistema energético y social y que realimentan el caos climático y la extinción de poblaciones y especies. Mientras nos resistimos, van muriendo las gentes que “saben de todo” (arreglar zapatos, cultivar, construir una casa…) y los jóvenes van convirtiéndose en la generación peor preparada de la historia, sin resistencia ni resiliencia (salvo las que dan la pura juventud).

Perdimos la 1ª oportunidad de colapsar, con cierto orden, en la crisis del 2008-09, aunque creo que la ultima oportunidad de colapso “bueno” la perdimos tras las contrarreformas a las resistencias de Mayo del 68 y las crisis de los 70s del petróleo, que lejos de ser aprovechadas de verdad sufrieron un contraataque de las élites (del Imperio diría un fan de la Guerra de las Galaxias) que tuvo éxito durante las tres décadas siguientes.

Ahora, en 2015-16, tenemos la 2ª oportunidad de colapsar con aún menores probabilidades de hacerlo bien. Sinceramente espero que estos años inicien un bucle de descenso rápido, porque si no, habrá significado que hemos sido capaces de tensar aún más la cuerda, no sé si con una extensión del fracking a escala global o una mezcla de viejas y nuevas locuras. No lo creo y creo que esta vez es “la definitiva” y mi miedo es a que ese colapso relativamente rápido, e insisto, inevitable, comience un poco más tarde o trate de ser frenado por la “tecnología adecuada”.

Los colapsistas tendemos a pensar en cómo hacer para colapsar mejor, en como descender con cierto orden y a un estado que evite las cavernas o los escenarios que denominamos tipo Mad Max. Argumentamos que los no colapsistas –los que nos acusan de catastrofistas cuando se dignan en discutir con nosotros- son los que nos llevan precisamente a las cavernas o incluso a la extinción; son ellos los catastrófilos. Nos empuja un humanismo profundo (o por lo menos a muchos de los que conozco).

Pero muchos de entre nosotros creen que el colapso no debe ser demasiado rápido porque eso lo haría demasiado profundo.

Durán y Reyes lo argumentan bien en el último capítulo de su imprescindible “La espiral de la energía”.

Desde el punto de vista tecnológico el debate no es sencillo: ¿qué hacer con la agricultura ecológica, con las nuevas renovables o la arquitectura bioclimática? ¿Qué si son capaces de mantener más población si lo hacen con mayor impacto que tecnologías mucho más “bajas” tras un relativo fuerte colapso? ¿Y si esas transiciones tecnológicas hacen aguantar más la caída pero la profundizan?

Voy a defender aquí, sin excesivo convencimiento dada la complejidad del tema, la postura de que necesitamos un colapso rápido y bastante profundo para evitar las cavernas o la extinción humana. La apuesta es altísima pues.

La realimentación Caos climático-6ª extinción masiva, puede ser “mortal”. Si el caos climático va a ser más rápido de lo que proyectan nuestros modelos aunque emitamos menos de lo que proyectan esos mismos modelos, los efectos sobre la biodiversidad pueden llevarnos, casi seguro ya, a extinciones mayores del 25% de las especies, incluso superiores al 50% no son descartables (a pesar del pico de las fósiles por motivos geológicos). Esas extinciones suponen una debacle previa de las poblaciones animales y vegetales de más del 50% o de más del 80% (sobre una merma anterior del 50% de poblaciones terrestres), lo que implicaría unas realimentaciones brutales sobre los sistemas humanos que nos llevarían a las cavernas (si no a la extinción) y quizás, durante decenas de miles de años no saldríamos de “civilizaciones tribales” con muy baja población humana y un permanente riesgo de extinción, como en los comienzos del género Homo.

Además, la recuperación de Gaia tardaría algunos millones de años, tiempo en el que la pérdida de control que ésta ejerce sobre el clima prácticamente desaparecería. En realidad habría un disparo de realimentaciones positivas entre:

La catástrofe total podría ocurrir si hacemos una transición “lenta”, o bien porque mantenemos, aunque sea regionalmente, altos consumos, o bien porque la población desciende lentamente mientras sigue depredando bosques, mares, etc. (véase la encrucijada energética, etc.). Es interesante recordar que en la última extinción masiva, que extinguió 2/3 de las especies, la de los dinosaurios, acabó con prácticamente el 100% de las especies terrestres grandes –de más de 45 Kg-, el Homo sapiens no habría sobrevivido de haber estado allí, y el Homo technologicus menos).

La gráfica siguiente  representa dos posibles salidas de un sistema que ha sobrepasado sus límites en función del tiempo (cualquier otra salida posible será una variación de ellas):

Tarde o temprano debe haber un ajuste a través de un colapso (rojo) o una transición/colapso (verde). En la gráfica representamos en rojo (línea continua) un colapso rápido que se queda también rápidamente por debajo de sus límites (línea discontinua roja); el límite tiende a ser erosionado una vez iniciado el sobrepasamiento y su recuperación es lenta a escala humana. En verde representamos una transición/colapso más lentos pero que terminan a largo plazo en un nivel muy inferior o en la extinción del sistema (el cambio de sistema también es muy lento por los mitos culturales que habría que vencer, por lo que el sistema tarda en aprender a ajustarse demasiado tiempo y se sobrepasan puntos de no retorno, sea de clima, sea de extinción, sea de sorpresas desconocidas).

Así, cuando doy unos límites tecnológicos bastante bajos para las energías renovables (a decir de algunos, pues hablamos de unos 4-6 TW eléctricos), de llevarlos a cabo, los modelos tienden a ralentizar el descenso y a alargarlo; si los sobrepasáramos, porque mis estimaciones son erróneas, la cosa iría a largo plazo aún peor, por lo que hoy pienso que lo que fueron unos cálculos desagradables de comunicar se han convertido en mi fuero interno en una buena noticia: las nuevas renovables no jugarán un papel relevante “positivo” en la transición/colapso, al igual que no lo hará la fisión nuclear (en todo caso, será mucho mejor abandonar molinos eólicos que residuos nucleares).

Un descenso rápido implica:

1º Un descenso poblacional rápido (quiebra de sistemas de salud, guerras, epidemias…) pero no necesariamente más profundo.

2º Más riesgo de guerras atómicas o químicas masivas.

3º Menos caos climático y pérdida de biodiversidad y de funciones ecosistémicas (salvo guerras atómicas o químicas masivas).

4º Menos impacto sobre la biomasa (si el descenso es lento nos iremos a deforestar como locos, también si este es rápido, pero durante menos tiempo y con menos población).

5º No sufren tantas generaciones humanas pero será durísimo para las dos siguientes.

6º Menos riesgos de olvidar (la ciencia, la técnica, las razones que nos llevaron al desastre).

 

Carlos de Castro Carranza

 


El zumbido de los escarabajos

En las boñigas de las vacas se libra la batalla contra el cambio climático y el colapso global,  escenario privilegiado de los mejores resultados de captura y secuestro de CO2 del Planeta. Incontables obreros entierran la materia orgánica, capturan el carbono y enriquecen los suelos, preparando la fertilidad que alimentará a nuestros hijos e hijas cuando la agricultura química quiebre debido a la escasez de petróleo.

En el pequeño oasis verde de la ganadería ecológica los escarabajos trabajan en las boñigas. Escarabajos, lombrices, hongos y bacterias: todos proliferan fácilmente cuando los venenos químicos se marchan y colaboran para enriquecer el suelo y alimentar a vacas y humanos. La tierra mesetaria, con fama  de pobre y árida, se llena de un verde fresco y vigoroso en los prados bien pastoreados. Quizá esa fama de meseta dura y estéril era sólo una mentira, un cuento que esconde la incompetencia humana. Quizá no era árida, la hemos hecho así a base de guerras, deforestación, tractores, herbicidas y mercados ávidos de beneficios inmediatos.

También nos habían dicho que sin soja (cultivada a base de deforestar la Amazonía) no era posible producir lo suficiente  a un precio razonable para alimentar a la población humana. Nos habían dicho que hay que  estabular a las vacas y darles antiparasitarios (de esos que matan a los escarabajos). Nos habían dicho que necesitamos sobrexplotar animales, tierras, obreros, aguas y aires. Pero quizá todo eso también es mentira.

En los oasis verdes los habitantes del suelo abonan sin abonos químicos, las tierras que no son aradas producen lo mismo que las  ”convencionales” y, en lugar de erosionarse, cada año son más fértiles. Las vacas producen la mitad de leche pero viven 4 veces más años, y al final es  sólo un 30%  lo que hay que restar frente a la vaca altamente industrializada que necesita piensos traídos del otro lado del Planeta y usa 6 veces más energía fósil.

Mediados de abril en la meseta norte. La tarde fresca y luminosa, sol después de las lluvias. Zumban los escarabajos al anochecer volando hacia los prados, salen los sapos a los caminos, mariquitas y lombrices, canta el mirlo.

La esperanza no se rinde: hay otras formas de vivir en este Planeta. Quien quiere solucionar un problema encuentra un camino (quien no quiere, encuentra una excusa).

Si…ya lo sé, son muy pocos los oasis y muchos los centros comerciales, la transición es inmensa y  llegamos tarde, pero… los oasis existen y es un alivio para el alma visitarlos de vez en cuando.

Marga Mediavilla