41 verdades incómodas sobre la «nueva economía energética»

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Bill Gates ha dicho que, cuando se trata de entender las realidades energéticas, “necesitamos llevar las matemáticas al problema.” Él está en lo correcto.

No pasa una semana sin que un alcalde, un gobernador, un formulador de políticas o un experto se unan en la carrera por demandar, o predecir, un futuro energético que esté totalmente basado en viento/sol o baterías, liberados de la “carga” de los hidrocarburos que han dado combustible a las sociedades durante siglos. Con independencia de la opinión de uno acerca de si, o de por qué, se requiere una “transformación” energética, la física y la economía de la energía, combinadas con las realidades de las magnitudes, dejan claro que no hay posibilidad de algo que parezca ser una radicalmente “nueva economía energética” en el futuro predecible. Bill Gates ha dicho que, cuando se trata de entender las realidades energéticas, “necesitamos llevar las matemáticas al problema.”

Él está en lo correcto. Así que, en mi reciente reporte al Manhattan Institute, “The New Energy Economy: An Exercise in Magical Thinking” [“La Nueva Economía Energética: Un ejercicio de pensamiento mágico”], hice exactamente eso.

He aquí, entonces, un resumen de algunas de las realidades de las conclusiones de la matemática subyacente. (Vea el reporte completo para explicaciones, documentación y referencias).

REALIDADES ACERCA DE LA MAGNITUD DE LA DEMANDA DE ENERGÍA

  1. Los hidrocarburos suplen más del 80 por ciento de la energía mundial: Si todo eso fuera en forma de petróleo, los barriles llegarían a ser una fila que va de Washington, D. C., hasta Los Ángeles, y cada semana la fila crecería en la altura del Monumento a Washington.
  2. La pequeña declinación de dos puntos porcentuales en la porción de hidrocarburos en el uso mundial de energía, equivalió a $2 millones de millones en el gasto global acumulado en alternativas durante ese período; actualmente, la energía solar y del viento suplen menos del dos por ciento de la energía global.
  3. Cuando los cuatro miles de millones de pobres aumentan su uso de energía en sólo un tercio del nivel per cápita de Europa, la demanda global se eleva en una cantidad igual al doble del consumo total de los Estados Unidos.
  4. Un crecimiento de 100 veces el número de vehículos eléctricos, con 400 millones en las vías en el 2040, desplazaría el cinco por ciento de la demanda global de petróleo.
  5. En dos décadas, la energía renovable tendría que expandirse 90 veces para reemplazar los hidrocarburos de todo el mundo. Tomó medio siglo para que la producción mundial de petróleo se expandiera a “tan sólo” diez veces.
  6. Reemplazar la generación eléctrica basada en hidrocarburos de los Estados Unidos, en los próximos 30 años, requeriría de un programa de construcción que edifique la red a una tasa 14 veces mayor que la de cualquier momento en la historia.
  7. Eliminar los hidrocarburos para generar la electricidad de Estados Unidos (imposible pronto, no factible en décadas) dejaría sin tocar al 70 por ciento del uso de hidrocarburos en Estados Unidos ̶ los Estados Unidos usan el 16 por ciento de la energía mundial.
  8. La eficiencia incrementa la demanda de energía al hacer que los bienes y servicios sean más baratos: Desde 1990, mejoró en un 33 por ciento la eficiencia global de la energía, la economía creció en un 80 por ciento y el uso global de energía es un 40 por ciento mayor.
  9. La eficiencia aumenta la demanda de energía: Desde 1995, el uso del combustible para aviación por pasajero por milla, se ha reducido un 70 por ciento, el tráfico aéreo se elevó en más de 10 veces, y el uso global de combustible para aviación se elevó en más de un 50 por ciento.
  10. La eficiencia incrementa la demanda de energía: Desde 1995, el uso de energía por byte se ha reducido en alrededor de 10.000 veces, pero el tráfico global de datos se elevó en, más o menos, un millón de veces; se disparó la electricidad global utilizada para computación.
  11. Desde 1995, el uso total de energía en el mundo se elevó en un 50 por ciento, una cantidad igual a sumar dos veces el valor de la demanda de todo los Estados Unidos.
  12. Para la seguridad y la confiabilidad, en todo momento se encuentra almacenado un promedio de dos meses de la demanda nacional de hidrocarburos. Hoy, apenas dos horas de la demanda nacional de electricidad puede almacenarse en todas las baterías de gran magnitud de los servicios públicos, además de todas las baterías en un millón de carros eléctricos de Estados Unidos.
  13. Las baterías producidas anualmente por la Gigafactory de Tesla (la fábrica de baterías más grande del mundo) puede almacenar tres minutos del valor de la demanda anual de electricidad en Estados Unidos.
  14. Se requeriría de 1.000 años de producción de la Gigafactory (la fábrica de baterías más grande del mundo) hacer suficientes baterías para almacenar el equivalente en valor de dos días de la demanda de electricidad de Estados Unidos.
  15. Cada mil millones de dólares en aviones producidos conduce, para operarlos, a $5 mil millones de combustible para aviación durante dos décadas. El gasto global en nuevos jets es más de $50 mil millones anuales ̶ y está creciendo.
  16. Cada mil millones de dólares que gastados en centros de datos conduce a $7 mil de millones de electricidad consumida durante dos décadas. El gasto global de los centros de datos es superior a $100 mil millones anuales ̶ y está aumentando.

REALIDADES ACERCA DE LA ECONOMÍA DE LA ENERGÍA

  1. En un período de 30 años, un valor de $1 millón de producción masiva de energía solar o por viento, produce 40 millones y 50 millones de kWh, respectivamente: Un valor de un $1 millón en esquisto produce suficiente gas natural como para generar 300 millones de kWh durante 30 años.
  2. Cuesta, más o menos, lo mismo construir un pozo de esquisto o dos turbinas de viento: Las últimas, combinadas, producen 0.7 barriles de petróleo (en energía equivalente) por hora, mientras que la plataforma de esquisto produce en promedio 10 barriles de petróleo por hora.
  3. Cuesta menos de $0,50 almacenar un barril de petróleo, o su equivalente de gas natural, pero, cuesta $200 almacenar la energía equivalente de un barril de petróleo en baterías.
  4. Los modelos de costo del viento y solar suponen, respectivamente, un 41 por ciento y un 29 por ciento de factores de capacidad (esto es, qué tan a menudo producen electricidad). Los datos del mundo real revelan tanto como 10 puntos porcentuales menos para ambos. Eso se traduce en $3 millones menos de energía producida que la supuesta durante 20 años de vida para una turbina de viento de 2MW de $3 millones.
  5. Para compensar la producción episódica de viento/solar, los servicios públicos de Estados Unidos están usando motores alternativos que utilizan petróleo o queman gas (motores diésel del tipo enorme que usan los barcos de cruceros); desde el año 2000 se han agregado tres veces más a la red que en los 50 años previos.
  6. Los factores de capacidad en las granjas de viento han mejorado en alrededor de un 0.7 por ciento por año; esta pequeña ganancia surge principalmente por una reducción en el número de turbinas por acre, conduciendo a un aumento del 50 por ciento en el promedio de tierra utilizada para producir un kilowatt por viento por hora.
  7. Más del 90 por ciento de la electricidad de Estados Unidos y un 99 por ciento de la energía usada en transporte, proviene de fuentes que pueden fácilmente suplir la energía en cualquier momento que el mercado la demanda.
  8. Las máquinas de viento y solares producen energía un promedio del 25 por ciento al 30 por ciento del tiempo, y sólo cuando la naturaleza lo permite. Las plantas de energía convencionales pueden operar casi continuamente y están disponible cuando se les necesita.
  9. La revolución del esquisto colapsó los precios del gas natural y del carbón, los dos combustibles que producen el 70 por ciento de la electricidad en los Estados Unidos. Pero, las tarifas eléctricas no se han reducido, más bien se han elevado en un 20 por ciento desde el 2008. Esos ahorros fueron consumidos por los subsidios directos e indirectos para la energía solar y del viento.

LA FÍSICA DE LA ENERGÍA… REALIDADES INCONVENIENTES

  1. A los políticos y a los expertos les gusta invocar el lenguaje de “lanzamiento a la luna.” Pero, transformar la economía de la energía no es como poner unas pocas personas en la luna en algunas ocasiones. Es como ubicar a toda la humanidad en la luna ̶ permanentemente.
  2. El cliché frecuente: Una disrupción técnica de la energía será eco de la disrupción tecnológica digital. Pero, las máquinas que producen información y las que producen energíaimplican físicas profundamente diferentes; el cliché es más tonto que comparar manzanas con bolas de boliche.
  3. Si la energía solar se dimensionara a una magnitud similar a la de la tecnología de la computación, un conjunto solar del tamaño de una sola estampilla de correos daría la energía suficiente para el Edificio del Empire State. Eso sólo pasa en las revistas cómicas.
  4. Si las baterías se dimensionaran como la tecnología digital, una batería del tamaño de un libro, que costaría tres centavos de dólar, podría brindar la energía para un avión jet que viaja a Asia. Eso sólo sucede en las revistas cómicas.
  5. Si los motores de combustión se dimensionaran como los computadores, un motor de un carro se encogería al tamaño de una hormiga y produciría mil veces más caballos de fuerza; los motores actuales de tamaño reducido producen 100.000 veces menos energía.
  6. No existe para la tecnología solar algo como la de tipo digital de ganancias de 10 veces. El límite físico a las celdas solares (el limite Shockley-Queisser) es una conversión máxima de cerca del 33 por ciento de fotones en electrones; en la actualidad, las celdas comerciales están en un 26 por ciento.
  7. No existe para la tecnología del viento algo como la de tipo digital de ganancias de 10 veces. El límite físico para las turbinas de viento (el límite de Betz) es una captura máxima del 60 por ciento de la energía en el aire en movimiento; las turbinas comerciales logran un 45 por ciento.
  8. No existe para las baterías algo como la de tipo digital de ganancias de 10 veces: El máximo teórico de energía en una libra de petróleo es 1.500 por ciento mayor que el máximo teórico de energía en la mejor libra de químicos para baterías.
  9. Se necesita alrededor de 60 libras de baterías para almacenar la energía equivalente en una libra de hidrocarburos.
  10. Al menos 100 libras de materiales son minados, trasladados y procesados por cada libra de baterías fabricadas.
  11. Almacenar la energía equivalente de un barril de petróleo, el cual pesa 300 libras, requiere de 20.000 libras de baterías Tesla (con un valor de $200.000).
  12. Transportar el equivalente de la energía de combustible para la aviación usada por un avión que vuela hacia Asia, requeriría de $60 millones de baterías del tipo de Tesla, las que pesan cinco veces más que ese aeroplano.
  13. Se requiere de la energía equivalente a 100 barriles de petróleo, fabricar una cantidad de baterías que almacene la energía equivalente de un único barril de petróleo.
  14. Un mundo de una red y carros centrados en baterías significa minar más giga toneladas de tierra para tener acceso al litio, cobre, níquel, grafito, tierras raras, cobalto, etcétera ̶ y usar millones de toneladas, tanto de petróleo como de carbón, para minar y fabricar metales y concreto.
  15. China domina la producción mundial de baterías con su red en un 70 por ciento alimentada por carbón: Los vehículos eléctricos que usan baterías chinas crearán más dióxido de carbono que el ahorrado al reemplazar motores que queman petróleo.
  16. Uno ya no usaría más helicópteros para un vuelo trasatlántico regular – posible de hacer con una logística elaborada y cara- así como emplear un reactor nuclear para dar energía a un tren o a sistemas fotovoltaicos para mover una nación.

Este artículo se reimprime con el permiso de Economics21.

Traducido por Jorge Corrales Quesada. La fuente original se encuentra aquí.

 

Author profile
Mark P. Mills

es compañero sénior del Manhattan Institute, un compañero de la Escuela McCormick de Ingeniería de la Universidad Northwestern, y es autor de Work in the Age of Robots, publicado por Encounter Books.

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