2ª Parte: Hacia un sistema eléctrico 100% renovable

Este artíclo es la continuación de "1ª Parte: Hacia un sistema eléctrico 100% renovable"

Hace ya tiempo quedó demostrado, en un estudio del Instituto Tecnológico, de la Universidad Pontificia de Comillas, financiado por Greenpeace, que un sistema 100% renovable era posible. En la 1ª parte de este artículo hemos explicado como sería el funcionamiento de una red eléctrica 100% renovable. Hoy vamos a ver cuales serían las emisiones durante el periodo de transición y como evolucionaría el mix hasta llegar a un sistema eléctrico 100% renovable. En el 3º y último capitulo sobre este tema, dentro de unos días, veremos como evolucionaría el mix energético renovable hasta llegar al objetivo de un 100% de energía renovable.

Emisiones del transporte en España

Pero lo que mucha gente se deja en el tintero, es como sería la transición hasta el año 2050 (en nuestro caso el 2052). Esta transición deberá contemplar la desconexión de fuentes contaminantes que producen emisiones, pero también de la fuente que no produce, la nuclear. Al mismo tiempo hemos de contar con una electrificación del transporte, de las cuales ya se han empezado a establecer las bases. Esta electrificación del transporte (carretera o aéreo) será debida a tres factores:

• Transporte de pasajeros por ferrocarril
• Transporte de mercancías por ferrocarril
  
• Transición coche de combustión a coche eléctrico
  

En el año 2006, España emitió cada año 433.279 Mt de CO2. Estas emisiones, a pesar que aumentaron por encima de lo esperado, en estos momentos ya están en claro descenso. Para nuestro escenario tomaremos como base las emisiones de 2006 (uno de los peores años, y el último sobre el que he encontrado todos los datos), teniendo en cuenta que las emisiones de transporte son el 108.682 MtCO2 y que el sector transporte demandó según la AIE 44.000 ktoe (kilo toneladas equivalentes de petróleo) de energía. Como 1ktoe es igual a 0,22 GWh, por tanto podríamos decir que la energía demandada por el transporte fue de 200.000 GWh.
Es importante tener en cuenta crecimientos y la desconexión de la nuclear, porque si no se hiciera correctamente la transición podría llegar a significar incrementos en las emisiones, cuando lo que necesitamos, a más o menos velocidad, un decremento constante de estas.

Datos empleados para la prospectiva energética
En nuestro escenario vamos a ser extremadamente conservadores. En cuanto a las emisiones hemos estimado los siguientes datos de emisiones:
- Nuclear: 0 t/MWh
- Renovables: 0 t/MWh
- Ciclo Combinado: 0,37 t/MWh
- REPE no renovable: 0,50 t/MWh
- Carbón: 0,95 t/MWh
Los datos salen de REE, excepto los del Regimen Especial (REPE). REE estima que las emisiones sin la eólica del REPE son del 0,25 t/MWh, por lo que extrayendo el resto de renovables, hemos estimado que las emisiones del REPE serán del 0,5 t/MWh.

En nuestro escenario de transición hemos utilizado los siguientes datos por fuentes.
Nuclear: Cierre de las nucleares a los 40 años de su primera conexión a Red. Esto significa los siguientes cierres: Garoña, 2010; Almaraz I, 2020; Ascó I, 2022; Almaraz II, 2023; Cofrentes, 2024; Ascó II, 2025; Trillo, 2027; Vandellós II, 2027. El pico de producción de las centrales nucleares sería el 2009. La energía generada mediante energía nuclear finalizaría el año 2027.
Carbón: Se ha mantenido prácticamente hasta el final esta fuente de generación por motivos estratégicos. Junto con las renovables, es la única fuente de generación eléctrica que puede utilizar energía primaria de origen español y la única convencional que garantiza el suministro energético. Por otro lado existe una nueva generación de centrales de carbón y he estimado la substitución de todo el parque generador de carbón por centrales de nueva generación. La emisión de las nuevas centrales sería de 0,60 tCO2/MWh. La substitución se empieza a producir en 2015 y termina en el año 2031. Esto supone un descenso de las emisiones por generación por carbón del 0,02 tCO2/MWh por año. El pico de producción de energía mediante carbón se produciría en el año 2025, con 46.435 GWh. La energía eléctrica generada mediante centrales de carbón finalizaría el año 2051.
Ciclo combinado: Se ha estimado, a partir del 2011, un incremento de la producción de energía mediante Ciclo Combinado, del 3% anual, hasta el año 2030. A partir de esta fecha, la energía generada mediante ciclo combinado va decreciendo hasta llegar a 0 en el año 2047.
REPE no renovable: Se incrementa un 3% por año a partir del 2009 hasta el año 2042. En el año 2043 se llega al máximo de su producción con 16.000 GWh. A partir de este momento desciende su aportación hasta llegar a 0 el año 2052.
Energía renovable: El objetivo propuesto aquí es trazonablemente conservador. Se calculan incrementos de producción del 5% anual del 2009 hasta el año 2045. A partir del 2046 se modera el incremento, hasta mantenerse estacionario en el año 2052. Este incremento es tan conservador que en el año 2020, la renovable aportaría el 35,6 % de la electricidad, cuando según la directiva de la UE de obligado cumplimiento recientemente aprobada, debería aportar el 41 % en el año 2020. Por tanto incumpliendo el objetivo de energías renovables para el año 2020 marcado por la UE, pero manteniendo la tendencia, se podría llegar al año 2052 con un sistema eléctrico 100 % renovable.

Incrementos de consumo
Tal y como hemos visto, incrementos de consumos como los actuales no son posibles. Podremos hacer más cosas, con la misma energía, a través de la vía de aumentar la eficiencia energética. No obstante el escenario propuesto contempla un leve crecimiento del consumo energético de 2009 a 2052 pasando de los 261.735 GWh estimados para este año, a los 329.405 GWh para el año 2035. El escenario contempla un mantenimiento del consumo energético hasta el año 2052.
Además contemplamos desde el 2009 hasta el 2035, la incorporación al sistema eléctrico de la mitad de las 44.000 ktoe generadas por el transporte. Esto significa que el transporte convencional descenderá su consumo desde las 44.000 ktoe actuales, hasta las 22.000 ktoe en el año 2035. Y que el sistema eléctrico recibirá 100.000 GWh adicionales de consumo procedentes de la electrificación de 22.000 ktoe de transporte convencional.
Esto a nivel práctico supone que en el 2009 el consumo eléctrico desciende un 5 % respecto el año anterior (descensos más fuertes se están observando). Que en el año 2010 el consumo eléctrico es igual al de 2009, y que a partir de esta fecha crece de manera constante un 2 % anual hasta el año 2035, fecha en la que se congela el incremento de consumo energético.
Para el transporte contemplamos que su consumo energético será el mismo que en el año 2006 a lo largo de todo el plan. Lo cual no quiere decir que no se puedan hacer más cosas con ese consumo. Un mero ejemplo. Un vuelo Barcelona – Madrid a una ocupación media, consume 217 kWh de energía por pasajero. Un AVE Barcelona – Madrid a una ocupación media, consume 50 kWh de energía por pasajero. El tren desde luego es una de las grandes opciones a potenciar por su tremenda eficiencia energética, tanto en el transporte de pasajeros, como en el transporte de mercancías.
Puede parecer difícil imaginarse esta congelación y este escenario de eficiencia energética. Pero no hay ningún escenario posible, incluso sin tener en cuenta las emisiones, que permita de una manera sostenible llegar al 2050 con fuertes incrementos de consumo, o simplemente, con los incrementos de consumo habituales. Al margen de la discusión sobre cual debe ser el mix energético, sea cual sea este, no son posibles incrementos de consumo energético mucho más allá de lo que se está consumiendo actualmente.


Evolución de emisiones y mix eléctrico en el escenario propuesto
Dicho esto las emisiones totales previstas del conjunto Transporte no eléctrico (TNE) (108.608 MtCO2) + Electricidad (E) (93.446 MtCO2) pasan de los 202.054 MtCO2 en el año inicial (2007) a:
- 2010: 184.704 MtCO2 (E: 76.096 MtCO2 + TNE: 108.608 MtCO2)
- 2020: 157.971 MtCO2 (E: 75.360 MtCo2 + TNE: 82.602 MtCO2)
- 2030: 149.804 MtCO2 (E: 86.981 MtCo2 + TNE: 62.823 MtCO2)
- 2040: 108.881 MtCO2 (E: 54.304 MtCO2 + TNE: 54.304 MtCO2)
- 2050: 59.347 MtCO2 (E: 5.043 MtCo2 + TNE: 54.304 MtCO2)
- 2052: 54.304 MtCO2 (E: 0 MtCO2 + TNE: 54304 MtCO2)

Podemos ver las evoluciones en los siguientes gráficos:

Evolución del mix energético, porcentualmente

Evolución del mix energético en GWh

Evolución de las emisiones de Transporte no eléctrico (TNE)+ Generación eléctrica (E)

Conclusión

Hemos visto como es posible pasar del sistema eléctrico actual, eliminando todas las fuentes de generación convencional progresivamente, transformado el 50% del combustible de los medios de transporte a eléctrico, reduciendo al mismo tiempo de manera significativa y desde el primer día las emisiones contaminantes. Destacar muy especialmente que este es un escenario muy a largo plazo y requiere un acuerdo de país entre los principales agentes políticos y sociales. El papel de la nuclear, cerrando las nucleares cuando toca, y no precipitadamente (hay quien propone que todas las nucleares estén cerradas antes del 2020). El papel importantísimo durante esta transición de las centrales de ciclo combinado y el papel estratégico de mantener un mínimo de centrales de carbón hasta el último momento. Centrales que además pueden ser mantenidas en stand-by posteriormente a la transición renovable, para cualquier eventualidad. En el próximo, el último capítulo sobre este tema, veremos cuales son las fuentes renovables que deben ‘rellenar’ nuestro mix energético del futuro.

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Un mes, más de 25.000 visitas y después de más de 4.500GWh renovables generados....

Un mes después de inaugurar este blog, ha recibido nada más y nada menos que más de 25.000 visitas. Mucho más que la media de 20 visitas diarias que me había planteado como objetivo inicial. Durante este tiempo en España se han generado más de 4.500GWh de energía renovable que ha llegado de manera limpia y segura a nuestros hogares, empresas y fábricas.

Durante estos días de relativa inactividad en el blog he estado preparando todas las cifras de como llegar al 2050 con un sistema eléctrico 100% renovable, que además sea capaz de suministrar electricidad a los vehículos eléctricos que eventualmente existirán en esa fecha. Este post lo publicaré este fin de semana.

En todo caso muchas gracias a todos por vuestra tremenda acogida y por vuestras aportaciones muy interesantes en los comentarios.

El verdadero debate nuclear

Por su interés recomiendo el artículo publicado en la web 'Crisis Energética' titulado: "El verdadero debate nuclear".

Destaco: "Pero el auténtico debate nuclear es este: ¿quién pagará las nuevas nucleares? ¿cómo se compatibilizarán las leyes españolas del sector eléctrico con el estatismo nuclear que reclaman los grupos de presión pronucleares, que suelen ser al mismo tiempo, defensores de la desregulación y el libre mercado? Si se plantease en estos términos, es posible que la ciudadanía tuviese mayores elementos de juicio para poder decidir si interesa o no una nueva ronda de construcción de centrales nucleares en España.

Se corre el peligro de, habiendo olvidado nuestra propia historia, volver a cometer los errores del pasado. A saber, planificar una expansión nuclear que no se corresponde con las expectativas de demanda futura que la actual situación económica mundial presenta, y hacerlo, ya que el sector privado nunca ha podido erigir ni una sola central en el mundo sin ayuda pública, hipotecando de nuevo a los consumidores con nuevas cargas que van mucho más allá de pagar por el servicio que presta una eléctrica."

No existe el crecimiento sostenible. Energía primaria y vectores energéticos.

El crecimiento sostenible es insostenible
Me permito hacer un alto, antes de postear el escenario, 100% renovables en el 2050, para pensar en que somos y que es lo que pretendemos como sociedad.

El fragmento de ayer no es gratuito, especialmente en el momento que dice “esta lucha por la vida es una característica de los seres vivos, porque siempre agotan los recursos”. En ocasiones se suele hablar de animales y personas como si realmente las personas fueran algo distinto. Muchos diréis que es obvio que las personas son un animal más., Cierto, pero conviene hacer resaltarlo una vez más. La especie humana está increíblemente adaptada al entorno y ha sido capaz de dominar y habitar cualquier parte y cualquier ecosistema de la tierra. Crecemos con una rapidez impresionante y cada vez hay más y más personas que consumen más y más recursos. Esto, sin duda, es fruto de nuestro éxito evolutivo, pero este éxito, de no tomar conciencia de lo que significan los recurosos y el entorno cerrado en el que estamos, significará nuestra tumba. Es dramático ver que el crecimiento anual del consumo eléctrico en el último decenio ha sido superior al 5%. Quizás no nos demos cuenta, pero al dividir 70 por un porcentaje anual, obtenemos el periodo de doblado. Es decir cuando el consumo energético crece un 5% anual, significa que la energía consumida en un año se doblará cada 70/5= 14 años. Esto significa tomando como referenencia el consumo energético de 1990, que en 2004 consumimos el doble que en 1990, en 2018 el cuádruple, en 2032 el óctuple, en 2046 16 veces más y en 2050 unas 20 veces más.

Cualquier escenario energético que diseñemos, sea nuclear, renovable, quemando gas, petróleo o carbón, o incluso la combinación de todos ellos, no podrá asumir ningún tipo de crecimiento más. Estamos simple y llanamente en el límite de lo que soporta la tierra. Este concepto es realmente importante. Cualquier política energética que no represente un cambio total e incrementos insignificantes de consumo energético está abocada a un fracaso inmediato en el tiempo, fracaso que podremos ver nosotros mismos, nuestra generación, en caso de no darse una corrección drástica de nuestros usos como sociedad. Para verse el dramatismo de la situación véase que el presidente de ENRESA nos informa que las reservas de uranio del mundo nos permiten funcionar 80 años a los ritmos actuales de consumo. Para empezar resaltar el error de confundir reservas con capacidad de extracción, ya que a medida que disminuyen las reservas de un mineral, disminuye inevitablemente la tasa de extracción. Pero imaginemos que queremos simplemente mantener el porcentaje de energía mundial generada mediante energía nuclear a lo largo del tiempo, un 5%. Esto significa nada más y nada menos que doblar los reactores nucleares cada 30 años, ya que el consumo energético, históricamente se ha venido doblando cada 30 años. Esto significa que en el año 2039, las reservas de uranio, ya no serán para 50 años, sino para 33 años al ritmo de crecimiento del 2039. Pero claro, si seguimos manteniendo un crecimiento de consumo energético de 2,6% anual, esto es, doblarse cada 30 años, las reservas de uranio, imaginando que se pueden extraer de manera creciente hasta el final, estas acaban en el año 2052.

Ahora vamos a imaginar que somos responsables, en estos momentos el mundo (cosa que parece imposible) congela su consumo energético manteniéndolo al nivel actual, pero debido al problema del cambio climático decidimos dar una relevancia a la energía nuclear y que esta dentro de 30 años haya aumentado su contribución pasando del 5% al 20% de la generación de la energía mundial, esto significa doblar la producción cada 15 años y un crecimiento anual del 4,7%. Pues nos encontramos que las reservas actuales de uranio se agotarían en el año 2042 y eso, de nuevo imaginando que a pesar de que las reservas serían cada vez menores, nosotros seríamos capaces de extraer más y más uranio. De hecho hasta tal punto que el día antes de agotarse el uranio a un precio razonable (y con un consumo energético positivo), estaríamos extrayendo cuatro veces más que en la actualidad. La realidad es que mucho antes tendríamos y tendremos problemas de abastecimiento.

No me critiquen mi fijación por la nuclear. Lo mismo se aplica al gas, al petróleo y al carbón. De hecho se aplica a todos los recursos minerales que se encuentran en una cantidad limitada en la tierra por la sencilla razón que la Tierra tiene una masa fija y un porcentaje fijo de este peso es, por poner un ejemplo, carbón y una vez quemado toda la parte usable, no va a volver a aparecer más.
Esto que pasa con los minerales (líquidos, gaseosos, sólidos) que tienen usos energéticos, también sucede en los minerales destinados a la producción industrial. Tarde o temprano todos se agotarán y no habrá otro camino que el reciclaje. Claro, de lo que se pueda reciclar, porque el carbón quemado, no se puede reciclar.

Esto nos lleva a que el crecimiento sostenible no existe. Que debemos parar nuestro ritmo de crecimiento de consumos energéticos YA y que realmente hay muy pocas alternativas, por no decir ninguna, a las energías renovables, que no son infinitas, pero si son virtualmente inagotables.

Energía Primaria y Vectores energéticos.
Este es un término que suele confundir la gente. Muchas veces se oye hablar de que la energía del hidrógeno cambiará el mundo. Sería cierto si el hidrógeno fuera una energía primaria, pero la verdad es que el hidrógeno es un vector energético.
Las energías primarias son básicamente el carbón, el petróleo, el gas, el uranio y las energías renovables.
¿Puede un tren circular con energía renovable, o con energía nuclear? Si, pero para ello es necesario convertir la energía de fisión o el viento en algo mucho más cómodo para que el tren pueda realizar su cometido y en este caso se trata de electricidad. La electricidad debe ser considerada como un vector energético, es decir, un subproducto que hace más manejable la energía primaria. El hidrógeno también es un vector energético. Pero sin energía primaria no puede haber vector energético. Es importante conocer que cada vez que transformamos una energía primaria en un vector energético, tenemos unas pérdidas de eficiencia muy importantes. En el caso de las renovables no tienen mucha importancia ya que el recurso renovable es gratis y no contamina, pero no sucede lo mismo con los recursos agotables.

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Los comienzos de la vida

Los primeros organismos vivos fueron las bacterias. Éstas obtuvieron su energía de sustancias químicas disueltas, pero cuanto más se multiplicaban, más disminuían los suministros de esos productos químicos que funcionaban como alimento, así pues, empezó la lucha por sobrevivir. Esta lucha es una característica de la vida, porque los organismos vivos siempre agotan sus recursos. Pero en toda lucha por sobrevivir existen beneficios ocultos, puesto que permite la evolución de los organismos vivos.

Uno de los primeros resultados de la evolución fue que una bacteria desarrolló una nueva forma de vida hace 3.000 millones de años. Éstas, desarrollaron la habilidad de recolectar energía directamente de la luz del sol. Este proceso, denominado fotosíntesis, fue un paso muy importante en la historia, ya que el sol proporciona energía en grandes cantidades.

(*) Del capítulo "El principio de la vida", del excelente libro "Dinosaurios" de David Burne, editado en españa por Edilupa