Energía sostenible. Sin malos humos (parte 1: generación)

¿Puede España ser sostenible energéticamente manteniendo su nivel actual de bienestar? Podrías pensar que hace falta ser un experto para responder a esta pregunta, pero nada más lejos de la realidad. Puedes formarte tu propia opinión al respecto de manera sencilla simplemente comparando cuánto se consume en nuestro país y cuánto se podría generar mediante fuentes renovables

Lo primero que haremos, dado que los datos energéticos de un país son enormes, es introducir una unidad mucho más fácil de manejar: los kilovatios-hora (kWh) por persona y día (kWh/p/d) o, en otras palabras, la energía que consume una persona durante un día. Gracias a esta unidad, podremos diferenciar más fácilmente lo importante de lo superfluo. Y ahora sí que sí, empecemos.

Cuando pensamos en energías renovables, las primeras que nos vienen a la cabeza son la fotovoltaica o la eólica. ¿Quién no ha visto una planta solar o un parque de aerogeneradores mientras conduce? Ahora bien, ¿cuánto podríamos llegar a generar con dichas tecnologías?

La energía fotovoltaica consiste en la transformación directa de la luz del sol en electricidad gracias a los paneles fotovoltaicos. En valor medio, la potencia solar bruta en un tejado orientado al sur en España es de 235 W/m2 (vatios por metro cuadrado). Si consideramos que un buen panel fotovoltaico tiene una eficiencia del 20%, pero que pierde un 25% de eficiencia debido a que, al calentarse, pierde eficiencia, por suciedad, por ejemplo, obtenemos que, si cubrimos totalmente una superficie orientada al sur, podemos obtener, en término medio, 35 W/m2. De este modo, para saber cuánta energía podemos obtener con fotovoltaica en España, simplemente tenemos que decidir cuánta superficie estamos dispuestos a ocupar. Por ejemplo, si consideramos 12,5 m2 de tejado por persona, podemos obtener con fotovoltaica 10 kWh por persona y día. Y si en vez de conformarnos únicamente con los tejados, nos lanzamos a poner varias huertas solares ocupando el 1,5% de la superficie de España, podemos obtener 57 kWh por persona y día adicionales. Para este último cálculo hemos tenido en cuenta la distancia entre paneles y que, al generar en gran escala, se suele optar por paneles más baratos y menos eficientes, lo que da lugar a una densidad de generación de unos 16 W/m2.

Paneles solares

Figura 1. A la izquierda, paneles fotovoltaicos en un tejado. A la derecha, planta fotovoltaica.

En el caso de la eólica, podemos hacer unos cálculos similares analizando cuánta potencia se puede extraer de media del viento y viendo la superficie disponible. La potencia que podemos extraer del viento varía con el cubo de la velocidad y se puede calcular mediante una sencilla fórmula. Considerando una velocidad media de 5 m/s (metros por segundo) a la altura del aerogenerador, se puede extraer del viento, en término medio, 1,3 W por cada metro cuadrado de terreno, teniendo en cuenta la eficiencia de los propios aerogeneradores, así como la distancia entre ellos, independientemente de su tamaño. Una vez que conocemos dicho valor, nos queda decidir qué superficie vamos hay que cubrir con aerogeneradores. Para estimar el potencial de la eólica, supongamos que empleamos un 10% de la superficie del país (lo cual puede ser exagerado). En ese caso, seríamos capaces de generar 33 kWh por persona y día. Hemos supuesto una superficie diez veces mayor que para el caso de la fotovoltaica, pero, si se tiene en cuenta la separación necesaria entre aerogeneradores y la infraestructura indispensable para el funcionamiento de los parques, realmente se estaría ocupando en torno al 1%.

Aerogenerador

Figura 2. Aerogenerador.

Si, además, también nos atrevemos a instalar aerogeneradores en el mar, donde el viento es más fuerte y estable, nuestras previsiones de generación mejoran: podemos obtener un 50% más de potencia por unidad de área. Para el caso de eólica marina de baja profundidad (hasta 60 metros), una tecnología que ya ha demostrado ser rentable, podríamos obtener 2,4 kWh por persona y día utilizando de nuevo el 10% de la superficie disponible. Y si nos lanzamos a por la eólica de alta profundidad, con la cual tenemos disponible una superficie mucho mayor, podríamos llegar a 26 kWh por persona y día cubriendo el 5% de la superficie.

Parque eolico

Figura 3. Parque eólico marino de baja profundidad situado en el mar del Norte.

Según lo visto hasta ahora, podríamos generar casi 130 kWh por persona y día gracias a la fotovoltaica y la eólica. Si, además, añadimos el potencial de biomasa, de hidroelectricidad y de energía solar térmica, podríamos ver que pueden llegar a generarse 182,4 kWh por persona y día utilizando únicamente fuentes renovables.

Este número muestra el gran potencial de las renovables en nuestro país, pero puede reducirse mucho si tenemos en cuenta el rechazo social que los proyectos de renovables a gran escala generan en parte de la sociedad. He aquí unos ejemplos: “Los parques eólicos estropean el paisaje y son perjudiciales para las aves”, “los paneles fotovoltaicos, solo para los tejados; no estoy dispuesto cubrir una superficie equivalente a la que ocupan las carreteras”, “la biomasa, únicamente con residuos de agricultura y maleza del bosque”, “hidroeléctrica, únicamente a pequeña escala; la gran hidráulica daña irreversiblemente el ecosistema”, “la eólica marina afectará al turismo”…. Es cierto que, en un principio, hemos podido llegar a ser muy optimistas, pero el objetivo era mostrar que realmente, si se quiere, hay potencial renovable para abastecer gran parte de nuestra demanda. Sin embargo, en caso de aceptar todas estas objeciones sociales, la generación renovable puede reducirse drásticamente, a unos 47 kWh/p/d.

Pero ¿es 47 poco? ¿es 182 mucho? Es necesario que pasemos a la parte de consumo para ser capaces de comprender esos datos. ¿En qué consumimos energía? Lo veremos en la segunda parte.

Consumo energia

Figura 4. Reducción del consumo y fuente de energía para abastecerlo.

Nota: Este artículo está basado en el libro “Energía sostenible. Sin malos humos“, la adaptación al caso de España del exitoso libro “Sustainable energy – Without the hot air” de David MacKay, que se puede conseguir en https://es-sinmaloshumos.com/

 

Esta entrada al blog ha sido elaborada por los investigadores del Instituto de Smart Cities (ISC) de la Universidad Pública de Navarra Leyre Catalán Ros, Julio Pascual Miqueleiz y Javier Samanes Pascual

El problema de garantizar el uso eficiente y sostenible de los recursos de todos

La noche del sábado 6 de enero de 2018 se produjo una intensa nevada que provocó el caos en las carreteras. Los servicios de emergencias y protección civil se vieron desbordados. En la N-1, a su paso por el puerto de Etzegarate (en la muga entre Navarra y Gipuzkoa), más de un millar de personas se vieron atrapadas. Por fortuna, pudieron recogerse en la localidad navarra de Altsasu, pasando la noche en espacios municipales y casas particulares. No puede decirse que el Estado estuviese ausente, pero el episodio sirvió a la prensa para destacar el ejemplar comportamiento y la capacidad de resolución del ayuntamiento y los vecinos. Nos sirve para ilustrar la viabilidad de la cooperación y de la auto-organización a escala comunitaria como alternativa a las soluciones ofrecidas por el mercado, de un lado, y por el Estado, de otro. Es este un asunto al que las ciencias sociales han prestado atención y que atañe a lo que se conoce como el “dilema de los comunes”, es decir, el problema de garantizar el uso eficiente y sostenible de los recursos que son de todos.

La pequeña escala no garantiza por sí misma la cooperación ni la operatividad de la organización comunitaria. Hacen falta algunos mimbres que cohesionen y articulen los comportamientos cooperativos en el seno de la comunidad. No otra cosa son las instituciones, entendidas al modo de Douglas North como las “reglas del juego”. En 1990, Elinor Ostrom condensó en ocho célebres puntos aquellos principios de diseño institucional que descubrió coincidentes en aquellos casos de organización comunal que habían demostrado una larga pervivencia histórica. Estos principios, a los que más tarde se limitó a calificar modestamente como buenas prácticas, incluyen: límites bien definidos; reglas adecuadas a las condiciones locales; canales de participación de los usuarios; vigilancia organizada; sanciones incrementales; mecanismos sencillos para la resolución de disputas; reconocimiento externo; y estructuras anidadas a sucesivas escalas (policentrismo), que faciliten la operatividad del sistema. Otros autores suman más elementos, pero quizá no importe tanto la extensión de las condiciones favorables a la cooperación como el hecho de que acierten a regular las interacciones entre el recurso natural, el grupo de usuarios, la organización que los reúne y el entorno externo. En suma, en la medida en que logren crear y fortalecer el capital social.

Cincuenta años han transcurrido desde la publicación por la revista “Science” de un artículo de breve extensión y gran impacto. Su autor, el biólogo Garrett Hardin, vaticinaba un destino fatal para los recursos naturales de libre acceso y ponía como ejemplo la conocida parábola del pastizal abierto al uso de todos los ganaderos. Atrapados entre los intereses de corto y de largo plazo, entre los beneficios individuales y los costes repartidos colectivamente, la libertad en el uso de los recursos naturales conduciría a su saqueo y a su degradación, al estar cada actor individual guiado por incentivos para apropiarse unidades de recursos y para no participar en su provisión. Proponía así dos alternativas: la privatización de los recursos o bien su estatalización. El debate sobre la “tragedia de los comunales” no ha cesado desde entonces.

Limitado el juego a incentivos utilitarios de corto alcance, resultaría difícil explicar el comportamiento individual de los vecinos de Altsasu aquella noche de invierno. Probablemente, las “reglas del juego” subyacentes en el devenir cotidiano de esa comunidad, las experiencias pasadas (buenas y malas) y el capital social acumulado proporcionasen los incentivos adecuados para un comportamiento altruista. Es materia para investigar.

 

Referencias:

Hardin, G. (1868). The tragedy of the commons. Science, 162: 1243-1248.

North, D.C. (1990). Institutions, institutional change and economic performance. Cambridge: Cambridge UP.

Ostrom, E. (1990) Governing the commons: The evolution of institutions for collective action. Cambridge: Cambridge UP.

 

Esta entrada al blog ha sido elaborada por José Miguel Lana Berasain, profesor titular de Universidad en el Departamento de Economía e investigador en el Instituto INARBE (Institute for Advanced Research in Business and Economics) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA), dentro del Grupo de Investigación Historia y Economía