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La "nueva economía energética": Un ejercicio de pensamiento mágico



Fuente: The Manhattan Institute - Por Mark P. Mills - 26 de marzo de 2019

Traducimos sólo una parte del paper, la versión completa en inglés puede consultarla aquí


RESUMEN EJECUTIVO

Desde hace décadas crece un movimiento para sustituir los hidrocarburos, que en conjunto suministran el 84% de la energía mundial. Comenzó con el temor de que nos estuviéramos quedando sin petróleo. Desde entonces, ese temor se ha trasladado a la creencia de que, debido al cambio climático y a otros problemas medioambientales, la sociedad no puede seguir tolerando la quema de petróleo, gas natural y carbón, que han resultado ser abundantes.



Hasta ahora, la energía eólica, la solar y las baterías -las alternativas favoritas a los hidrocarburos- proporcionan alrededor del 2% de la energía mundial y el 3% de la estadounidense. Sin embargo, ha ganado popularidad una nueva y audaz afirmación: que estamos en la cúspide de una revolución energética impulsada por la tecnología que no sólo puede, sino que inevitablemente sustituirá rápidamente a todos los hidrocarburos.


Esta "nueva economía de la energía" se basa en la creencia -pieza central del Green New Deal y otras propuestas similares tanto aquí como en Europa- de que las tecnologías de la energía eólica y solar y el almacenamiento en baterías están experimentando el tipo de disrupción experimentada en la informática y las comunicaciones, reduciendo drásticamente los costes y aumentando la eficiencia. Pero esta analogía central pasa por alto las profundas diferencias, basadas en la física, entre los sistemas que producen energía y los que producen información.



En el mundo de las personas, los coches, los aviones y las fábricas, el aumento del consumo, la velocidad o la capacidad de carga hace que el hardware o la infraestructura se expanda, no que se reduzca. La energía necesaria para mover una tonelada de personas, calentar una tonelada de acero o silicio o cultivar una tonelada de alimentos viene determinada por las propiedades de la naturaleza, cuyos límites están fijados por las leyes de la gravedad, la inercia, la fricción, la masa y la termodinámica, no por un software inteligente.


Este documento destaca la física de la energía para ilustrar por qué no hay posibilidad de que el mundo esté experimentando -o pueda experimentar- una transición a corto plazo hacia una "nueva economía energética".


Entre las razones:


  • Los científicos aún no han descubierto, y los empresarios aún no han inventado, nada tan extraordinario como los hidrocarburos en cuanto a la combinación de bajo coste, alta densidad energética, estabilidad, seguridad y portabilidad. En términos prácticos, esto significa que el gasto de un millón de dólares en turbinas eólicas o paneles solares producirá, en 30 años de funcionamiento, unos 50 millones de kilovatios-hora (kWh) cada uno, mientras que un millón de dólares equivalente gastado en una plataforma de esquisto produce suficiente gas natural en 30 años para generar más de 300 millones de kWh.


  • Las tecnologías solares han mejorado mucho y seguirán siendo más baratas y eficientes. Pero la época en la que se multiplicaban por 10 las ganancias ha terminado. El límite físico de las células fotovoltaicas de silicio, el límite Shockley-Queisser, es una conversión máxima del 34% de los fotones en electrones; la mejor tecnología fotovoltaica comercial actual supera el 26%.

  • La tecnología de la energía eólica también ha mejorado mucho, pero también en este caso no se puede multiplicar por 10. El límite físico de una turbina eólica, el límite de Betz, es una captura máxima del 60% de la energía cinética del aire en movimiento; las turbinas comerciales actuales superan el 40%.

  • El reto de almacenar y procesar la información utilizando la menor cantidad de energía posible es distinto del reto de producir energía, o de mover o remodelar objetos físicos. Los dos ámbitos implican leyes físicas diferentes.

El mismo patrón: más energía eólica/solar y facturas de electricidad más altas

  • ¿Cuántas baterías se necesitarían para almacenar, digamos, no dos meses, sino dos días de electricidad ? La "Gigafábrica" de Tesla, con un coste de 5.000 millones de dólares, es actualmente la mayor instalación de fabricación de baterías del mundo[52] y su producción anual total podría almacenar el valor de tres minutos de la demanda anual de electricidad de Estados Unidos. Se necesitarían 1.000 años de producción para fabricar suficientes baterías para dos días de demanda de electricidad en Estados Unidos.

  • La minería necesaria para fabricar baterías pronto dominará la producción de muchos minerales. En la actualidad, la producción de baterías de litio representa el 40% y el 25%, respectivamente, de toda la minería de litio y cobalto. En un futuro exclusivamente de baterías, la minería mundial tendría que aumentar más del 200% en el caso del cobre, al menos el 500% en el caso de minerales como el litio, el grafito y las tierras raras, y mucho más en el caso del cobalto.

  • Además, hay que contar con los hidrocarburos y la electricidad necesarios para llevar a cabo todas las actividades mineras y para fabricar las propias baterías. A grandes rasgos, se necesita el equivalente energético de unos 100 barriles de petróleo para fabricar una cantidad de baterías que pueda almacenar un solo barril de energía equivalente al petróleo.

  • Mientras tanto, se extraen, trasladan y procesan entre 50 y 100 libras de materiales por cada libra de batería producida.

  • China ya domina la fabricación de baterías a nivel mundial y va camino de suministrar casi dos tercios de toda la producción para 2020[62]. La relevancia para la visión de la nueva economía energética: el 70% de la red de China se alimenta de carbón en la actualidad y seguirá siendo el 50% en 2040. Esto significa que, a lo largo de la vida útil de las baterías, habría más emisiones de dióxido de carbono asociadas a su fabricación que las que se compensarían utilizando esas baterías para, por ejemplo, sustituir los motores de combustión interna.


Las revoluciones energéticas están aún más allá del horizonte

Cuando los 4.000 millones de personas más pobres del mundo aumenten su consumo de energía hasta alcanzar tan sólo el 15% del nivel per cápita de las economías desarrolladas, el consumo mundial de energía aumentará el equivalente a añadir la demanda de todo Estados Unidos.


Ante tales proyecciones, existen propuestas para que los gobiernos limiten la demanda e incluso prohíban determinados comportamientos de consumo de energía. En un artículo académico se propone que "se prohíba la venta de versiones de un aparato o una aplicación que consuman mucha energía, y que las limitaciones sean gradualmente más estrictas de año en año, para estimular las líneas de productos que ahorren energía". Otros han ofrecido propuestas para "reducir la dependencia de la energía" restringiendo el tamaño de las infraestructuras o exigiendo el uso del transporte masivo o de los coches compartidos.


La cuestión no es sólo que los más pobres quieran -y puedan- vivir más como los más ricos, sino que los nuevos inventos crean continuamente nuevas demandas de energía. La invención del avión significa que cada 1.000 millones de dólares en nuevos aviones producidos conlleva un consumo de 5.000 millones de dólares en combustible de aviación durante dos décadas para su funcionamiento. Del mismo modo, cada 1.000 millones de dólares en centros de datos construidos consumirá 7.000 millones de dólares en electricidad durante el mismo periodo. El mundo está comprando ambas cosas a un ritmo de unos 100.000 millones de dólares al año.


La inexorable marcha del progreso tecnológico de las cosas que utilizan energía crea la seductora idea de que algo radicalmente nuevo es también inevitable en las formas de producir energía. Pero a veces, la tecnología antigua o establecida es la solución óptima y casi inmune a la disrupción. Todavía utilizamos la piedra, los ladrillos y el hormigón, que datan de la antigüedad. Lo hacemos porque son óptimas, no "antiguas". También lo son la rueda, las tuberías de agua, los cables eléctricos... la lista es larga. Los hidrocarburos son, hasta ahora, formas óptimas de alimentar la mayor parte de lo que la sociedad necesita y desea.


Hace más de una década, Google centró su cacareado talento de ingeniería en un proyecto llamado "RE<C", que buscaba desarrollar una energía renovable más barata que el carbón. Tras la cancelación del proyecto en 2014, los principales ingenieros de Google escribieron: "Las mejoras incrementales de las tecnologías [energéticas] existentes no son suficientes; necesitamos algo verdaderamente disruptivo... No tenemos las respuestas"[97] Esos ingenieros redescubrieron los tipos de realidades físicas y de escala que se destacan en este documento.


La revolución energética sólo podrá venir de la mano de las ciencias básicas. O, como lo ha expresado Bill Gates, el reto exige "milagros" científicos que surgirán de la investigación básica, no de las subvenciones a las tecnologías de ayer. Internet no surgió de la subvención del teléfono telefónico, ni el transistor de la subvención de los tubos de vacío, ni el automóvil de la subvención de los ferrocarriles.


Sin embargo, el 95% del gasto en I+D del sector privado y la mayoría de la I+D gubernamental se destinan al "desarrollo" y no a la investigación básica. Si los responsables políticos quieren una revolución en la tecnología energética, la acción más importante sería reorientar y ampliar radicalmente el apoyo a la investigación científica básica.


Los hidrocarburos -petróleo, gas natural y carbón- son el principal recurso energético del mundo en la actualidad y lo seguirán siendo en un futuro previsible. Las turbinas eólicas, los paneles solares y las baterías, por su parte, constituyen una pequeña fuente de energía, y la física dicta que seguirán siéndolo. Mientras tanto, simplemente no hay posibilidad de que el mundo esté experimentando -o pueda experimentar- una transición a corto plazo hacia una "nueva economía energética".

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