Sueños tecnológicos contra la pared de la realidad: el caso de la energía solar eléctrica


Aquellos científicos que tenemos un alma radicularmente ecologista (todo científico que sepa algo de cambio climático, energía a escala global, biodiversidad, etc. es un ecologista de raíz o un inmoral) hemos defendido las energías renovables desde siempre. Había motivos eco-lógicos y politico-lógicos para ello.

Y durante décadas se han desarrollado al calor de sueños lícitos en un mundo real: los pequeños molinos que subían agua del pozo se convirtieron en gigantes de más de 100 metros y el pequeño panel fotovoltaico que alimentaba un ordenador eficiente se convirtió en hectáreas valladas con cientos de paneles dentro. Queríamos energías nuevas y verdes para transformar el mundo y fue al revés.

Y muchos no han despertado de ese sueño y no quieren hacerlo porque bastantes problemas políticos han tenido estas tecnologías precisamente por venir defendidas por anticapitalistas de corazón.

Así que nuestro papel como investigadores es un tanto difícil y paradójico. Sabemos que nuestras estimaciones sobre los límites realistas de las renovables pueden servir de argumento a los que las atacan para defender las fósiles o la nuclear, cuando desde aquí defendemos que la transición energética a las renovables es necesaria (por motivos ecológicos) e inevitable (por motivos geológicos). Pero a la vez sabemos que existen ya grupos de presión en el sector renovable con mentalidad BAU (es decir, hacer lo de siempre con las herramientas de siempre: capitalismo neoliberal, pero con biomasa, viento o fotones, da igual) y grupos ecologistas y científicos tecno-optimistas haciendo su presión también .

Esta es nuestra última estimación recientemente publicada (aquí un borrador en versión no de pago):
Global solar electric potential: A review of their technical and sustainable limits. Nuestro primer intento de publicarla fue en Energy Policy (donde publicamos los límites del viento) pero topamos con revisores pro-fotovoltaica duros de convencer y uno de ellos incluso hizo trampas, cegado por su sueño de un mundo 100% renovable ya para el 2030. Tres años después el caso es que hemos publicado el trabajo en una revista de mayor impacto y prestigio, sencillamente porque tuvimos más suerte con los revisores.

Por supuesto que quien se lea el artículo podrá discrepar de nuestras estimaciones para el futuro, pero lo que es más importante es la misma conclusión que sacamos para la energía eólica: se exagera su potencial, el tecno-optimismo nos ciega. Nos tiende a cegar porque en la naturaleza humana, dicen los psicólogos, tendemos a ser optimistas a la hora de pensar en soluciones a nuestros problemas (y aquí sabemos que la energía es un problema de los gordos), y nos ciega porque se pierde la objetividad fácilmente cuando se lleva investigando, algunos décadas, en el desarrollo de una tecnología. Son estas personas las que suelen publicar sobre el potencial de esas tecnologías.

Para el caso del viento tuvo mucho delito: más de dos décadas publicando potenciales eólicos basándose en una metodología que terminaba violando el primer principio de la termodinámica y el principio de conservación de la cantidad de movimiento (si Boltzmann y Newton levantaran la cabeza…). Hoy siguen apareciendo artículos que siguen exagerando su pontencial, pero entre líneas el experto se dará cuenta de que ya reconocen que la metodología antigua estaba mal empleada.

Para el caso de la fotovoltaica y la concentración solar el delito quizás no es tan grave: simplemente no se les ha ocurrido a la mayoría confrontar lo que dicen sus papeles y sus cuentas con la simple realidad en una cuestión clave para estas tecnologías: la densidad energética, la energía eléctrica neta que viertes a la red por metro cuadrado de ocupación real de las infraestructuras necesarias. Nuestros resultados son contundentes: la densidad energética real es entre 4 y 7 veces menor que la publicada en revistas científicas en las que luego se basan informes como el de Greenpeace 100% renovables.

Y la cosa no acaba aquí, casi nadie tiene en cuenta que las energías renovables, como siempre dice nuestro amigo Pedro Prieto, son energías que se renuevan captadas con sistemas materiales que no se renuevan. Y nos topamos con límites parecidos a los que tienen las energías fósiles y nucleares: la escasez en un mundo finito con una economía soñando con el crecimiento perpetuo.

Con las tecnologías actuales que estamos aplicando difícilmente hay plata, germanio y otros minerales para producir más de 30 Exa-Julios al año (1TWe), cuando consumimos ya en forma eléctrica unas tres veces esa cantidad. Podemos solventarlo empleando menos plata y el abundante silicio en configuraciones que no requieran materiales escasos, sí, así podemos incluso multiplicar por varias veces ese límite, pero curiosamente, a costa de decrecer la densidad de energía (paneles menos eficientes) y por tanto haciendo quizás más cara la energía y sobre todo, requiriendo más espacio en un mundo que cada vez requiere más para otros usos humanos… Así pues, lo haremos mal: usando minerales escasos (como la mayoría de los “thin-film”) con límites a escala global irrisorios de unos 0,1TWe y a la vez usando mucho espacio en competencia no con las dunas del desierto (difíciles de parar por cierto en un mundo además que amplía los desiertos) sino con campos de cultivo o bosques.

Nuestra estimación en todo caso puede no ser muy pesimista en un mundo en transición decrecentista en una economía parecida a la de guerra: un límite para este siglo de 2-4TWe para la solar eléctrica (con macroestructuras para el almacenamiento de una parte de esa energía).

Además, Charles Hall y Pedro Prieto han publicado recientemente la TRE (tasa de retorno energético) de la fotovoltaica y su resultado es muy pobre (menos de 3) en un sistema que vierte en red la electricidad producida sin necesidad de almacenarla, con lo que los desarrollos tecnológicos del futuro a duras penas mejorarán una TRE si se pierde una buena parte en el almacenamiento (almacenar siempre cuesta energía: un tercio para el bombeo hidráulico, más de la mitad para el hidrógeno) y en las infraestructuras necesarias para ese almacenamiento. Puede que no dé de sí sin el apoyo de la energía fósil.

Con lo que personalmente yo me quedaría más con 2 que con 4 TWe.

En todo caso, para un mundo BAU verde es un jarro de agua fría que nos señala que la transición BAU por verde que se quiera hacer es un sueño, una entelequia, una utopía imposible (no deseable además si el BAU verde no se hace además humanamente equitativo, lo que tampoco sería BAU por cierto).

4 comentarios:

  1. Ya, pero aquí habría que plantearse si la alternativa es mejor, las energías renovables, no serán tan renovables como nos quieren vender, pero siempre serán mejor que la energía basada en energías fósiles, yo estoy en contra de las centrales nucleares basadas en la fisión del átomo, ahora, no pienso lo mismo de una hipotética central nuclear basada en la fusión del átomo, por desgracia nuestros conocimientos tecnológicos no ha conseguido gastar menos en energía en la fusión del núcleo, que la energía que se obtiene con esta fusión, que además es limpia. Como recurrir carbón, la leña y otros materiales no parece una opción por su alto coste económico y ecológico, a parte de ser recursos finitos, hay que recurrir a otros recursos como las hidráulicas y el gas, que también son finitas pero a largo plazo, luego están lo que he comentado las centrales atómicas con todos los problemas que acarrean, radiactividad, residuos, etc.

    No hay alternativas a las renovables, es eso o nada. No se trata de ser optimistas, se trata ser realistas.

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  2. El problema no está en las renovables sino en que debemos procurar ajustarnos a los límites físicos de los recursos.

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  3. Estoy de acuerdo contigo pero no hay que perder de vista el objetivo que es la alternativa real al problema energético, y aunque el modelo BAU capitalista es interesado, gracias a ellos también se invierten en investigaciones de mejora de la efciencia, como se dice: de todo lo bueno sale algo malo y viceversa.

    Tengo una pregunta: hay dos sistemas de recolección solar que en mi opinión ofrecen un potencial oculto: por un lado estaría la unión de la tecnología holográfica (panel superposicionado a la celda fotovoltaica para desviar el rayo solar al panel en ángulo 90 grados) junto con thin films (mayormente hechos de silicio), dos tecnologías "asequibles" unidas en pos de una mayor densidad energética (el mayor problema del PV cell es la captación directa de la energía solar).
    La otra tecnología en duda sería el sistema reflectario mediante espejos, en donde una estructura de espejos podría concentrar el rayo solar en paneles mucho más pequeños, reduciendo así el coste y uso de minerales de poca disposición.

    Que opinas de ambos casos?

    Un saludo afectuoso

    Jaume

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  4. Hola Jaumep:

    Tienes que dirigirte a Carlos de Castro Carranza, que fue quien escribió el artículo.

    Esta es su página:

    http://www.eis.uva.es/energiasostenible/

    saludos

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