Quemando combustible como si no hubiese un mañana

Hasta aquí he hablado de las razones por las que nuestra civilización no puede prescindir de la energía barata sin perder la capacidad de mantener a una población de miles de millones de personas. Ahora me limitaré a exponer por qué hablar de crecimiento ilimitado en un planeta finito es un oxímoron, una contradicción en sí misma, que puede ocultar un Filtraco.

El ecologista que afirmaba que las energías renovables sí son ilimitadas, ya puede darse la vuelta porque lo que viene le interesa. Hablemos de esos magníficos caballeros en sus locos cacharros consumiendo combustible como si no hubiese un mañana.


Empecemos por el final: los combustibles fósiles baratos se acabarán pronto. Y por favor nótese que he recalcado baratos, porque tanto da si duran eternamente pero no los podemos explotar.

Asumo que todos hemos oído hablar del pico del petróleo, o teoría de Hubbert. Para quienes no sepan de qué va esto, “predice que la producción mundial de petróleo llegará a su cenit y después declinará tan rápido como creció, resaltando el hecho de que el factor limitador de la extracción de petróleo es la energía requerida y no su coste económico[1]”. En realidad, la teoría se aplica a cualquier combustible no renovable y por tanto con capacidades de extracción limitadas. A estas alturas no se discute la teoría, sino tan sólo cuando ocurrirá, o si ya ha ocurrido.

Voy a tomar prestados los gráficos del muy completo estudio[2] de Íñigo Capellán‐Pérez, Margarita Mediavilla, Carlos de Castro, Óscar Carpintero, y Luis Javier Miguel, titulado Agotamiento de los combustibles fósiles y escenarios socio‐económicos: un enfoque integrado.

En los gráficos los autores plasman las previsiones publicadas en diferentes estudios para los combustibles más utilizados: el pico del petróleo se sitúa, según el autor, entre 2006 y 2015, el del gas natural entre 2024 y 2030, el del carbón entre 2010 y 2030, y el del uranio entre 2035 y 2045. Es decir, el pico ocurre para todos los combustibles fósiles (dejaré el uranio aparte por ahora) antes de 2030.

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Obviamente, uno de los efectos de la escasez sería una subida de precios que se acabará propagando a todos los bienes que requieran transporte entre su lugar de producción y el de consumo (actualmente, casi todos). Por ejemplo, una reducción de la producción del 4% en septiembre 2016 causó en pocas horas una subida de precios del 8% actuales, o del 13% sobre futuros:

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Pero dentro de este entorno hay otros muchos factores actuantes. No es el menor de ellos la inelasticidad de la demanda, que seguirá creciendo durante un tiempo hasta que esté disponible algún valor de sustitución: muy poco probable a corto plazo. La pregunta es ¿cuál será el desfase entre producción y demanda? ¿Seremos capaces de reducir la tensión entre una y otra antes de que afecte a la economía mundial como ya ocurrió en 1973?

Veamos algunos otros indicadores y factores actuantes que es preciso conocer para entender lo que significa el pico de los combustibles fósiles.

La segunda ley de la termodinámica que dejamos para mejor oportunidad en otro artículo tiene relevancia en el tema energético. La definición formal es: “En un estado de equilibrio, los valores que toman los parámetros característicos de un sistema termodinámico cerrado son tales que maximizan el valor de una cierta magnitud que está en función de dichos parámetros, llamada entropía.[3] Definido para la gente de letras, significa que cada vez es necesario aportar más energía a un sistema porque tras cualquier trabajo un aparte de la energía empleada (o toda si el proceso es irreversible) no es reutilizable.

Un ejemplo típico es el tubo de pasta de dientes: se requiere poca energía para vaciarlo, pero una energía (y paciencia) casi infinitas para rellenarlo de nuevo, y seguro que al final os sobrará pasta. Si no os gusta el ejemplo, tomad este: intentad generar combustible partiendo de los gases del tubo de escape de vuestro coche, verás qué risas.

El factor responsable de esta pérdida de capacidad productora de trabajo es la entropía, que en cada cambio de equilibrio termodinámico tiende a maximizarse. Como de la entropía no se puede generar trabajo, esto significa que los procesos termodinámicos son irreversibles, y que la energía disponible en un sistema cerrado – y a efectos del combustible fósil, la tierra lo es – sólo puede disminuir.

Ya el último ejemplo, algo más técnico: es posible transformar calor en energía eléctrica, utilizarla para descomponer por electrolisis el agua en hidrógeno y oxígeno, almacenar el hidrógeno y utilizarlo más tarde como combustible; ahora bien, en cada parte del proceso la energía se va a transformar en trabajo más entropía, lo que implica que el final el trabajo obtenido de la quema de hidrógeno será mucho menor que la energía que utilizamos inicialmente para producir electricidad, y además el incremento de entropía será irreversible.

Y tras esto, ya podéis dejar la pasta de dientes y los vanos intentos de obtener gasolina de los gases de combustión. Lo del hidrógeno está por ver, pero no fiaría yo mucho en ello.

La ley de rendimientos decrecientes consiste enla disminución del incremento marginal de la producción a medida que se añade un factor productivo, manteniendo los otros constantes.[4]”. En nuestro tema, significa que primero se intentarán extraer los combustibles que produzcan un mayor beneficio con la mínima inversión. A medida que se vayan agotando estos depósitos ideales, subirán los precios necesarios para cubrir la inversión en nuevos yacimientos, y se rentabilizará la utilización de técnicas más costosas para obtener un producto progresivamente de menor calidad.

Es decir, primero se explotarán los yacimientos a escasa profundidad y de gran calidad, y con el tiempo se llegará a perforar el fondo de océanos buscando la penúltima gota de combustible, siempre y cuando el retorno económico deje todavía margen al beneficio.

La Tasa de Retorno Energético (TRE) es el cociente entre la energía obtenida y la utilizada para su obtención. Expresado para el petróleo, cuántos barriles se pueden obtener invirtiendo un barril. Obviamente, el TRE debe ser superior a 1 para que exista una mínima rentabilidad, y eso no está garantizado a medio plazo por la ley de rendimientos decrecientes.

Por ejemplo, la relación en 1850 era un TRE superior a 100: con la energía de un barril de petróleo se extraían más de 100[5]. Actualmente oscila entre 10 y 30 y tiende a disminuir porque cada vez hay que profundizar más para conseguir un petróleo de menor calidad: en China el TRE ha pasado de 10 a 6 en quince años, y en EEUU el promedio es ya inferior a 10. Se estima que la eficiencia energética de la industria del crudo ronda el 17% y cayendo, ninguna maravilla.

El caso del petróleo no convencional, extraído de pizarras bituminosas mediante técnicas de fracking, es el de un TRE cercano a uno, o incluso inferior si se tienen en cuenta las consecuencias ecológicas y económicas sobre las zonas de extracción:

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Nota: esa especie de piscinas que se ven en cada zona explotada son balsas de almacenamiento de productos químicos altamente venenosos y no reciclables.

Otro tanto cabe decir de los biocombustibles, con baja TRE e impactos externalizados sobre la alimentación.

Los modelos matemáticos[6] utilizados para predecir la evolución del entorno energético se utilizan desde 1972 con el LLDC publicado por los muchachos del MIT, y muchos otros que le siguieron – publicados por entidades tan poco sospechosas de pertenecer al Flower-Power como universidades, el Banco Mundial, o el Foreign Office británico – coinciden en la previsión de un colapso energético entre 2020 y 2030. Uno de los más recientes es Energy Total Production (ETP) publicado por The Hill’s Group. Este modelo tiene en cuenta las dos primeras leyes de la termodinámica y coincide en las fechas propuestas por modelos anteriores.

Todos estos modelos investigan también las consecuencias económicas de este hipotético colapso, pero de este enfoque hablaré en otra ocasión. De momento creo interesante centrarse en las alternativas al petróleo a corto plazo.

La energía nuclear de fisión – la de fusión está aún muy lejos de ser considerada una alternativa real – se alimenta de uranio, que tiene su pico estimado entre 2035 y 2045. Pero este tipo de energía plantea serios inconvenientes: de un lado, el altísimo coste de entrada que supone la construcción de centrales estimadas (por decir algo) seguras, con un período de amortización de unos 40 años, y del otro el coste de mantenimiento de los residuos radiactivos de ciclo largo durante miles de años[7]. Teniendo en cuenta tanto período de amortización como coste de gestión de los residuos, son empresas ruinosas a largo plazo, lo que ha llevado a muchos estados – incluido uno de sus mayores defensores, Francia – a establecer un plan de sustitución.

Todo ello sin mencionar los accidentes: combinaciones de errores humanos, sistémicos y técnicos. Os recomiendo leer las causas de lo ocurrido en Chernóbil, Three Miles Island, Fukushima. Como no todo son reactores civiles, merece la pena leer lo ocurrido en el silo de misiles de Arkansas, y si todavía os quedan dudas, la lista de accidentes militares conocidos (que de seguro habrá más).

La alternativa más obvia al combustible fósil son las energías renovables (veo que el ecologista levanta las orejas y sonríe. Le durará poco, me temo), pero también es dudoso que estén listas a tiempo por varios motivos. El primero de ellos es que actualmente sólo cubren aproximadamente una cuarta parte de la oferta de electricidad mundial[8] – que se queda en tan sólo en un 7,3% si descartamos la energía hidroeléctrica – de producción insegura según como vaya el cambio climático.

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Fuente REN21: Energías renovables 2016 – reporte de la situación mundial, página 18

 

Es decir, debería producirse una focalización absoluta de los estados y de la industria en la producción de equipos renovables, lo que no es posible porque muchos países – España parece campeona en eso, a la espera de ver las burradas que pueda hacer Lord Voldemort – todavía siguen instalados en el plácido mundo del Business As Usual (BaU), del No Pasa Nada para los no anglófilos.

Pero además existen otros inconvenientes importantes:

  • La tecnología empleada actualmente en la fabricación de equipos de energía renovable requiere la explotación de minerales raros, como cobalto, antimonio, berilio, y un largo etcétera[9]. Como su propio nombre indica, estos minerales ni abundan, ni son fáciles de producir.
  • Para fabricar masivamente equipos productores de energía renovable se requiere energía en grandes cantidades, energía que tendría que proceder de…. combustibles fósiles, obviamente.
  • La capacidad de instalar equipos de generación lo suficientemente potentes para sustituir la demanda mundial de electricidad no es ilimitada. Se estima que podría llegar a generarse a medio plazo en torno a 4-6 TWh mediante energías renovables. Para hacernos una idea, en 2014 el Banco Mundial calculaba una demanda real de unos 3,1 Kwh per cápita[10]. Multiplíquese este número por los aproximadamente 8.300 millones de personas que se estima habitarán el planeta en 2030 y se obtiene una burrada del orden de unos 25,7 TWh.
  • A todo esto, estamos hablando de electricidad que hoy por hoy no contempla la demanda de transporte pesado por mar o aire, y esto tiene una repercusión fundamental en la economía globalizada.

Hay otras propuestas basadas en la física cuántica, como el aprovechamiento de la energía de vacío – efecto Casimir – para el transporte en el espacio, pero al igual que la energía de fusión no parece que vayan a ser una realidad exportable a la industria mundial en un corto plazo.

Esta vez yo diría que hemos tropezado con el primer Filtraco de Fermi: sin energía barata difícilmente seremos capaces de mantener la población actual, mucho menos de captar energía a nivel planetario, y del nivel solar ni hablamos. Es decir, que no llegamos ni al nivel 1 de la escala de Kardashov en este siglo, lo que para una civilización basada en el control de la energía nos deja todavía lejos del objetivo de colonizar el espacio.

Claro que podría tratarse de un tropiezo, pero no necesariamente de un final. Posiblemente una futura civilización basada en otros tipos de energía que ni siquiera soñamos podría dar el salto, aunque es seguro no estaremos para verlo. Aquí entramos en el terreno tecnológico y la Transhumanización relacionados con el horizonte de la Singularidad Tecnológica.

Pero antes, queda revisar el aspecto económico y social, porque sin economía no hay desarrollo tecnológico. Este será el próximo artículo.

Saludos,

firma-vjne


[1] https://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_del_pico_de_Hubbert

[2] Traducción del original Fossil Fuel Depletion and Socio‐Economic Scenarios: An Integrated Approach publicado en la revista Energy, en septiembre de 2014.

[3] https://es.wikipedia.org/wiki/Segundo_principio_de_la_termodin%C3%A1mica

[4] https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_los_rendimientos_decrecientes

[5] ¿Cuánto petróleo hace falta para extraer un barril de petróleo? http://blogs.elpais.com/eco-lab/2012/02/cuanto-petroleo-hace-falta-para-extraer-un-barril-de-petroleo.html

[6] En este capítulo me estoy basando en las referencias utilizadas por Ferran Puig Vilar en su artículo Modelo ETP: se acaba la energía del petróleo disponible (muy pronto), disponible en http://www.eldiario.es/ultima-llamada/Modelo-ETP-energia-petroleo-disponible_6_574352594.html

[7] Para mayor detalle, ver por ejemplo http://www4.tecnun.es/asignaturas/Ecologia/Hipertexto/13Residu/150ResRadi.htm

[8] ENERGÍAS RENOVABLES 2016: REPORTE DE LA SITUACIÓN MUNDIAL, http://www.ren21.net/wp-content/uploads/2016/06/GSR_2016_KeyFindings_SPANISH.pdf

[9] Los metales que hacen peligrar la revolución tecnológica ‘verde’, http://blogs.elpais.com/eco-lab/2011/01/los-metales-que-hacen-peligrar-la-revolucion-tecnologica-verde.html

[10] http://data.worldbank.org/indicator/EG.USE.ELEC.KH.PC

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2 comentarios en “Quemando combustible como si no hubiese un mañana

  1. Mira que es sencillo. Como tú dices, un sistema que necesita del crecimiento ilimitado en un planeta finito es absurdo. Pues nada, que no lo quieren entender.

    Así que previsión de un colapso energético entre 2020 y 2030… ¿2020? ¿De aquí a tres años? Umf, y yo sin búnker subterráneo.

    En un momento dado hablas de que la Tasa de Retorno Energético sería inferior si se tuvieran en cuenta las consecuencias ecológicas y económicas sobre el lugar de extracción. Eso es precisamente lo que busca la llamada “Economía del bien común”, que se tengan en cuenta otros factores en el cálculo del PIB y otros índices, como es además lógico. Es que EXISTEN otros factores. Si para producir algo tengo que contaminar un río, esclavizar a niños o talar un bosque, obviar ese hecho, además de criminal, es injusto.

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    • Buenos días Salva.

      Empiezo respondiendo por el final. Cuanto más conozco nuestro hábitat social, más obsceno me suena mezclar en ello criterios como bondad o justicia. Pero es que ni siquiera es necesario recurrir a ideas subjetivas para denostar las externalizaciones, porque son ineficientes incluso desde un punto de vista meramente capitalista. La gran ceguera es que el capital privado consigue una y otra vez que veamos al capital público como algo extraño, un absceso ajeno al sistema. Como dijo alguien una vez (creo que fui yo), mucho se avanzaría si aprendiésemos un poco de contabilidad de costes en el cole.

      De la TRE y de economías alternativas (incluidos los indicadores sesgados como el PIB) hablaremos en próximos capítulos. El próximo en concreto va de economía, pero he dejado los más divertidos para el final. Por ahora me guardo las temáticas.

      NB: si yo tuviese unas décadas menos, no te digo que un búnker, pero como mínimo iría al gimnasio (además de pagar la cuota, naturalmente).

      Le gusta a 1 persona

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