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

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