Energía sostenible. Sin malos humos (parte 3: planes y costes)

De las partes 1 y 2 de esta serie de artículos, ya sabemos que el potencial renovable es de hasta 182 kWh/p/d (kilovatios-hora por persona y día), pero también vimos que, para conseguir tanta energía, había que ocupar una gran superficie de terreno con paneles fotovoltaicos, aerogeneradores y cultivos energéticos. Por suerte, el consumo, 85 kWh/p/d no es tan grande y, además, vimos que dos de los consumos principales, transporte y calefacción, pueden reducirse drásticamente mejorando el aislamiento de edificios, reduciendo el termostato, pasando de calderas de gas a bombas de calor y electrificando el transporte. Si además dejamos de generar electricidad mediante centrales que queman combustibles fósiles con eficiencias inferiores al 50%, y las sustituimos por energías renovables, podemos reducir nuestro consumo energético actual de 85 kWh por persona y día a 49 kWh por persona y día. ¡Muy buenas noticias!

 

Figura 1. Reducción del consumo y fuente de energía para abastecerlo.

 

En un siguiente paso, haremos, a modo de ejemplo, una propuesta para poder abastecer este consumo. No es ni la más ecológica, ni la más barata, ni la más popular. Solo es un ejemplo para que cada uno pueda hacerse su propio panorama futuro. A partir de aquí, únicamente tenemos que coincidir en una cosa: ¡el consumo deberá ser abastecido de una u otra forma!

Como se muestra en la Figura 1, este nuevo panorama será principalmente eléctrico (33 kWh/p/d). Este consumo de electricidad duplicaría el consumo eléctrico actual. Dejaremos que parte de la calefacción sea por biomasa (3 kWh/p/d) y solar térmica (5 kWh/p/d) y parte del transporte (aviación, por ejemplo) por biocombustibles (3 kWh/p/d). Como puedes ver, además, hay 5 kWh/p/d “gratis”, resultado de las bombas de calor, que transportan el calor de la calle hacia las casas.

Como puede comprobarse, usaremos mucho menos biomasa y biocombustibles que el potencial que vimos en el artículo sobre la generación, pero aún y todo requerirían una superficie de en torno al 12% de España o, aproximadamente, el equivalente al 29% de las tierras cultivadas. No obstante, parte de esta biomasa podría provenir de la limpieza de bosques.

En cuanto a la electricidad, está claro que nuestro mayor recurso es solar y eólico, pero tienen el gran inconveniente de no ser gestionables. Para complementar estas fuentes de generación, serán necesarias otras tecnologías gestionables, como la hidráulica (siendo realistas, unos 3 kWh/p/d), la incineración de basura y residuos agrícolas (podríamos disponer de 1 kWh/p/d), la solar termoeléctrica con almacenamiento (salvo que baje su coste lo dejaremos en unos 0,5 kWh/p/d) o fuentes de energía no renovable, como el carbón, el gas o la nuclear. Obviamente, nos gustaría minimizar el uso de estas fuentes no renovables.

Por otro lado, siendo realistas, producir justo el 100% de renovables y pensar que se va a poder aprovechar todo es muy optimista, porque el viento no siempre sopla y, por supuesto, no siempre luce el sol cuando lo necesitamos. Nos parece razonable sobredimensionar la generación renovable en un 20% para tener más disponibilidad, pero sería muy optimista pensar que solo con las fuentes gestionables renovables y con almacenamiento podríamos conseguir que la generación sea igual al consumo en todo momento. Por ello, además, proponemos algo de generación eléctrica con gas (1 kWh/p/d) y con carbón (1 kWh/p/d), pero asumiendo que parte del gas podría ser hidrógeno o biogás y que las centrales de carbón tendrían métodos de captura de CO2. Estos niveles de consumo serían aproximadamente la mitad de lo actualmente utilizado para generación eléctrica en España, y recuerda que habríamos eliminado el uso de gas en calefacción. A este ritmo, la contaminación sería bajísima y los recursos durarían cientos de años. No obstante, tener estas centrales dispuestas para cubrir la demanda en los momentos que falte eólica y solar, obliga a instalar más centrales que estarán buena parte del tiempo paradas. Deberíamos pasar de los 36 GW (gigavatios) actuales a unos 40 GW para pasar a generar la mitad de energía, lo cual significa tenerlas encendidas aproximadamente el 9% del tiempo (ahora lo están el 20%), lo que aumentaría el precio de la energía generada con estas fuentes. Por otro lado, sólo supondrían el 6% del “mix” (o combinación de fuentes de energía), por lo que no afectaría tanto al precio final.

Pero entonces, ¿cuánta solar y eólica instalaremos? Según este plan, 14 kWh/p/d de eólica y 21 kWh/p/d de fotovoltaica. Esto nos llevaría a tener unos 110 GW de eólica (4 veces lo actualmente instalado en España. Estos parques requerirían el 4,5% del territorio, aunque la ocupación real, lo que ocupa cada torre, sería unas 10 veces menor). Además, necesitaríamos unos 240 GWp de fotovoltaica (unas 6 veces la instalada en Alemania y que ocuparía en torno al 0,6% de la superficie de España. Buena parte cabría en los tejados). En total, se generará un 20% más de energía de la que se requiere, que, en parte, se podrá exportar a otros países o se podría usar para producir combustibles renovables u otras formas de acumulación de energía que ayudaría a su propia gestión.

 

Figura 2. Reducción del consumo y fuente de energía para abastecerlo.

 

Bueno, bien. Pongamos que aceptamos este plan pero, ¡¡tiene que ser carísimo!! Sí y no. Depende de con qué se compare. El cálculo exacto nos llevaría probablemente varios artículos más y, además, no somos economistas. Pero intentemos ver de cuánto podemos estar hablando. Hemos dicho que necesitaremos unos 110 GW de eólica (a 1€/W) y unos 240 GW de fotovoltaica (a 0,8 €/W), lo cual, teniendo en cuenta que en España ya hay 5,4 GW de fotovoltaica y 24 GW de eólica, costaría unos 275 mil millones de euros. El resto de centrales, líneas de transmisión, bombas de calor, etc. harían que el coste total ascendiera a unos 600 mil millones de euros. Si asumimos que estos proyectos tienen una vida útil de unos 20 años, estaríamos hablando de unos 30 mil millones de euros al año. Veamos… ¿qué otras cifras similares tenemos lo españoles? El PIB de España es de en torno a un millón de millones de euros y los Presupuestos Generales del Estado son de unos 350 mil millones de euros. Pero hay un gasto que es especialmente interesante. ¡En España llegamos a gastar casi 40 mil millones de euros al año en comprar combustibles fósiles a otros países! Así que es un coste asumible, ¡especialmente teniendo en cuenta el ahorro en combustibles!

Tenemos un plan energético sostenible que puede abastecer nuestro consumo con un coste razonable, sin embargo, ¿permite este plan generar la electricidad en el momento en el que se necesita? Tenemos que ser conscientes, por un lado, de que para alcanzar la sostenibilidad y reducir el consumo energético total, hemos duplicado el consumo eléctrico actual, y que, por otro lado, vamos a generar la mayor parte de la electricidad consumida empleando fuentes renovables como la eólica o la solar fotovoltaica, cuya producción depende del sol o del viento que haya en cada momento. La generación eléctrica tiene que ser exactamente igual al consumo eléctrico en todo momento. ¿Podremos logarlo con este plan?

En el vídeo que puedes ver a continuación se ha simulado el plan propuesto a partir de datos meteorológicos para toda España, y del perfil de consumo eléctrico obtenido a partir de los datos de Red Eléctrica de España, multiplicados por un factor de 2 para adaptarlos al nuevo escenario de consumo energético planteado anteriormente. Como podrás apreciar, se ha conseguido que la generación eléctrica siempre sea igual o superior a la demanda durante todas las horas de año, exportando la energía sobrante a nuestros vecinos. Hay muchos momentos en los que sobra energía fotovoltaica (especialmente, en las horas centrales del día de los meses más soleados). Esa energía sobrante se almacenará mediante centrales hidráulicas de bombeo o gracias a la batería de los coches eléctricos. Sin embargo, hay otros momentos con poco viento y sin sol en los que las energías renovables no pueden abastecer el consumo eléctrico, ni siquiera empleando la energía almacenada durante el día (especialmente durante las noches de los meses con menor radicación solar). En esos momentos, resulta clave contar con los combustibles fósiles de respaldo, que permitirán producir la energía necesaria hasta disponer de nuevo del recurso renovable.

En definitiva, podemos comprobar que es posible generar la electricidad en el momento necesario, basándonos principalmente en las energías renovables y utilizando los combustibles fósiles de forma sostenible como respaldo.

 

 

Gracias a esta serie de tres artículos has podido comprobar que es posible alcanzar un modelo energético sostenible a un precio razonable y que es técnicamente viable, así que ¿a qué estamos esperando?

 

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