lunes, junio 29, 2009

2ª Parte: Hacia un sistema eléctrico 100% renovable

Este artíclo es la continuación de "1ª Parte: Hacia un sistema eléctrico 100% renovable"

Hace ya tiempo quedó demostrado, en un estudio del Instituto Tecnológico, de la Universidad Pontificia de Comillas, financiado por Greenpeace, que un sistema 100% renovable era posible. En la 1ª parte de este artículo hemos explicado como sería el funcionamiento de una red eléctrica 100% renovable. Hoy vamos a ver cuales serían las emisiones durante el periodo de transición y como evolucionaría el mix hasta llegar a un sistema eléctrico 100% renovable. En el 3º y último capitulo sobre este tema, dentro de unos días, veremos como evolucionaría el mix energético renovable hasta llegar al objetivo de un 100% de energía renovable.

Emisiones del transporte en España

Pero lo que mucha gente se deja en el tintero, es como sería la transición hasta el año 2050 (en nuestro caso el 2052). Esta transición deberá contemplar la desconexión de fuentes contaminantes que producen emisiones, pero también de la fuente que no produce, la nuclear. Al mismo tiempo hemos de contar con una electrificación del transporte, de las cuales ya se han empezado a establecer las bases. Esta electrificación del transporte (carretera o aéreo) será debida a tres factores:
  • Transporte de pasajeros por ferrocarril
  • Transporte de mercancías por ferrocarril
  • Transición coche de combustión a coche eléctrico
En el año 2006, España emitió cada año 433.279 Mt de CO2. Estas emisiones, a pesar que aumentaron por encima de lo esperado, en estos momentos ya están en claro descenso. Para nuestro escenario tomaremos como base las emisiones de 2006 (uno de los peores años, y el último sobre el que he encontrado todos los datos), teniendo en cuenta que las emisiones de transporte son el 108.682 MtCO2 y que el sector transporte demandó según la AIE 44.000 ktoe (kilo toneladas equivalentes de petróleo) de energía. Como 1ktoe es igual a 0,22 GWh, por tanto podríamos decir que la energía demandada por el transporte fue de 200.000 GWh.
Es importante tener en cuenta crecimientos y la desconexión de la nuclear, porque si no se hiciera correctamente la transición podría llegar a significar incrementos en las emisiones, cuando lo que necesitamos, a más o menos velocidad, un decremento constante de estas.

Datos empleados para la prospectiva energética
En nuestro escenario vamos a ser extremadamente conservadores. En cuanto a las emisiones hemos estimado los siguientes datos de emisiones:
- Nuclear: 0 t/MWh
- Renovables: 0 t/MWh
- Ciclo Combinado: 0,37 t/MWh
- REPE no renovable: 0,50 t/MWh
- Carbón: 0,95 t/MWh
Los datos salen de REE, excepto los del Regimen Especial (REPE). REE estima que las emisiones sin la eólica del REPE son del 0,25 t/MWh, por lo que extrayendo el resto de renovables, hemos estimado que las emisiones del REPE serán del 0,5 t/MWh.

En nuestro escenario de transición hemos utilizado los siguientes datos por fuentes.
Nuclear: Cierre de las nucleares a los 40 años de su primera conexión a Red. Esto significa los siguientes cierres: Garoña, 2010; Almaraz I, 2020; Ascó I, 2022; Almaraz II, 2023; Cofrentes, 2024; Ascó II, 2025; Trillo, 2027; Vandellós II, 2027. El pico de producción de las centrales nucleares sería el 2009. La energía generada mediante energía nuclear finalizaría el año 2027.
Carbón: Se ha mantenido prácticamente hasta el final esta fuente de generación por motivos estratégicos. Junto con las renovables, es la única fuente de generación eléctrica que puede utilizar energía primaria de origen español y la única convencional que garantiza el suministro energético. Por otro lado existe una nueva generación de centrales de carbón y he estimado la substitución de todo el parque generador de carbón por centrales de nueva generación. La emisión de las nuevas centrales sería de 0,60 tCO2/MWh. La substitución se empieza a producir en 2015 y termina en el año 2031. Esto supone un descenso de las emisiones por generación por carbón del 0,02 tCO2/MWh por año. El pico de producción de energía mediante carbón se produciría en el año 2025, con 46.435 GWh. La energía eléctrica generada mediante centrales de carbón finalizaría el año 2051.
Ciclo combinado: Se ha estimado, a partir del 2011, un incremento de la producción de energía mediante Ciclo Combinado, del 3% anual, hasta el año 2030. A partir de esta fecha, la energía generada mediante ciclo combinado va decreciendo hasta llegar a 0 en el año 2047.
REPE no renovable: Se incrementa un 3% por año a partir del 2009 hasta el año 2042. En el año 2043 se llega al máximo de su producción con 16.000 GWh. A partir de este momento desciende su aportación hasta llegar a 0 el año 2052.
Energía renovable: El objetivo propuesto aquí es trazonablemente conservador. Se calculan incrementos de producción del 5% anual del 2009 hasta el año 2045. A partir del 2046 se modera el incremento, hasta mantenerse estacionario en el año 2052. Este incremento es tan conservador que en el año 2020, la renovable aportaría el 35,6 % de la electricidad, cuando según la directiva de la UE de obligado cumplimiento recientemente aprobada, debería aportar el 41 % en el año 2020. Por tanto incumpliendo el objetivo de energías renovables para el año 2020 marcado por la UE, pero manteniendo la tendencia, se podría llegar al año 2052 con un sistema eléctrico 100 % renovable.

Incrementos de consumo
Tal y como hemos visto, incrementos de consumos como los actuales no son posibles. Podremos hacer más cosas, con la misma energía, a través de la vía de aumentar la eficiencia energética. No obstante el escenario propuesto contempla un leve crecimiento del consumo energético de 2009 a 2052 pasando de los 261.735 GWh estimados para este año, a los 329.405 GWh para el año 2035. El escenario contempla un mantenimiento del consumo energético hasta el año 2052.
Además contemplamos desde el 2009 hasta el 2035, la incorporación al sistema eléctrico de la mitad de las 44.000 ktoe generadas por el transporte. Esto significa que el transporte convencional descenderá su consumo desde las 44.000 ktoe actuales, hasta las 22.000 ktoe en el año 2035. Y que el sistema eléctrico recibirá 100.000 GWh adicionales de consumo procedentes de la electrificación de 22.000 ktoe de transporte convencional.
Esto a nivel práctico supone que en el 2009 el consumo eléctrico desciende un 5 % respecto el año anterior (descensos más fuertes se están observando). Que en el año 2010 el consumo eléctrico es igual al de 2009, y que a partir de esta fecha crece de manera constante un 2 % anual hasta el año 2035, fecha en la que se congela el incremento de consumo energético.
Para el transporte contemplamos que su consumo energético será el mismo que en el año 2006 a lo largo de todo el plan. Lo cual no quiere decir que no se puedan hacer más cosas con ese consumo. Un mero ejemplo. Un vuelo Barcelona – Madrid a una ocupación media, consume 217 kWh de energía por pasajero. Un AVE Barcelona – Madrid a una ocupación media, consume 50 kWh de energía por pasajero. El tren desde luego es una de las grandes opciones a potenciar por su tremenda eficiencia energética, tanto en el transporte de pasajeros, como en el transporte de mercancías.
Puede parecer difícil imaginarse esta congelación y este escenario de eficiencia energética. Pero no hay ningún escenario posible, incluso sin tener en cuenta las emisiones, que permita de una manera sostenible llegar al 2050 con fuertes incrementos de consumo, o simplemente, con los incrementos de consumo habituales. Al margen de la discusión sobre cual debe ser el mix energético, sea cual sea este, no son posibles incrementos de consumo energético mucho más allá de lo que se está consumiendo actualmente.


Evolución de emisiones y mix eléctrico en el escenario propuesto
D
icho esto las emisiones totales previstas del conjunto Transporte no eléctrico (TNE) (108.608 MtCO2) + Electricidad (E) (93.446 MtCO2) pasan de los 202.054 MtCO2 en el año inicial (2007) a:
- 2010: 184.704 MtCO2 (E: 76.096 MtCO2 + TNE: 108.608 MtCO2)
- 2020: 157.971 MtCO2 (E: 75.360 MtCo2 + TNE: 82.602 MtCO2)
- 2030: 149.804 MtCO2 (E: 86.981 MtCo2 + TNE: 62.823 MtCO2)
- 2040: 108.881 MtCO2 (E: 54.304 MtCO2 + TNE: 54.304 MtCO2)
- 2050: 59.347 MtCO2 (E: 5.043 MtCo2 + TNE: 54.304 MtCO2)
- 2052: 54.304 MtCO2 (E: 0 MtCO2 + TNE: 54304 MtCO2)

Podemos ver las evoluciones en los siguientes gráficos:

Evolución del mix energético, porcentualmente


Evolución del mix energético en GWh


Evolución de las emisiones de Transporte no eléctrico (TNE)+ Generación eléctrica (E)

Conclusión
Hemos visto como es posible pasar del sistema eléctrico actual, eliminando todas las fuentes de generación convencional progresivamente, transformado el 50% del combustible de los medios de transporte a eléctrico, reduciendo al mismo tiempo de manera significativa y desde el primer día las emisiones contaminantes. Destacar muy especialmente que este es un escenario muy a largo plazo y requiere un acuerdo de país entre los principales agentes políticos y sociales. El papel de la nuclear, cerrando las nucleares cuando toca, y no precipitadamente (hay quien propone que todas las nucleares estén cerradas antes del 2020). El papel importantísimo durante esta transición de las centrales de ciclo combinado y el papel estratégico de mantener un mínimo de centrales de carbón hasta el último momento. Centrales que además pueden ser mantenidas en stand-by posteriormente a la transición renovable, para cualquier eventualidad. En el próximo, el último capítulo sobre este tema, veremos cuales son las fuentes renovables que deben ‘rellenar’ nuestro mix energético del futuro.

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12 comentarios:

  1. Este comentario ha sido eliminado por el autor.

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  2. El sistema 100% renovable que propones es una UTOPIA.

    No es una critica, las utopias son necesarias, incluso yo diria que imprescindibles:

    Ella está en el horizonte.
    Me acerco dos pasos, ella se aleja dos pasos. Camino diez pasos y el horizonte se aleja diez pasos más allá. Por mucho que yo camine, nunca la alcanzaré.
    ¿Para qué sirve la utopía entonces?...
    Para eso sirve, para caminar.

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  3. Eso mismo me hubieran dicho en 1999 de pedir un 10% de electricidad procedente de eólica y sin embargo estamos con un 13%.

    Bueno, es tan utopía como tener un sistema energético contaminante... y sin embargo está aquí. No veo el porque de la utopia, cuando hay diversos estudios (entre ellos el que mencione de la Universidad) que hablan de un futuro 100% renovable.

    ¿Que es probable que hayan chinas por el camino? Cierto. ¿Que es posible que no sea el 2052? Posible es... pero es perfectamente posible llegar a ese escenario. Vimos técnicamente como era posible tener un sistema 100% renovable, hemos visto como hacer la transición y veremos cual es el mix que nos permitirá esto.

    Y las cosas irán muy rápidas desde mediados de la década que viene, porque en ese momento será más barato generar electricidad en nuestra casa con placas solares, que comprarla a la red eléctrica y esto será así porque la electricidad de placas fotovoltaicas, a pesar de costar más que la de una central, finalmente cuesta menos porque solo tiene que soportar los costes de la 'planta de generación', pero ningún coste en cuanto a infraestructura y operación de la red.

    Este sistema no será aplicable a todos los domicilios, al no contar con baterías no permitirá desengancharse de la red, pero si permitirá reducir en mucho el consumo doméstico de electricidad.

    La verdad es que cualquiera que mire estadisticas con proyecciones de la expansión de las energías renovables de hace 10 años, se dará cuenta que tanto a nivel español, como mundial, todas ellas, incluso las más optimistas, han sido dinamitadas y eso seguirá pasando.

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  4. Gran artículo Xavier. Un pequeñor error: cifras la contaminación por CO2 de las centrales de ciclo combinado en 300 kg/MWh y REE contabiliza en 370 kg/MWh, un 23 % más.

    Salud

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  5. Perdón por la pequeña errata javierchiclana. Solo está en el texto que ahora corrijo. Las gráficas y los números están hechos conforme a ese dato de 0,37 tCO2/MW

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  6. Me parece increíble que si eres ingeniero eléctrico o superior seas capaz de defender un sistema 100% renovable, es inviable, lo mires por donde lo mires, tanto económicamente como técnicamente. Obviamente no voy argumenta en este comentario los "porqués"

    "Eso mismo me hubieran dicho en 1999 [...]"
    Me parece un argumento muy pobre para ampararse en que el proyecto que propones no es una utopía.

    He leído un par de artículos que has escrito y en la mayoría lo que veo es que en pocos se ha tratado a fondo el principal problema de la distribucion de energía eléctrica, que no es más que el tema de la dislocación espacio-temporal, es decir, la electridad se necesita en un lugar y en un momento determinado; y en las puntas de consumo energéticos las renovables tendrían que estar hiperdimensionadas para poder abastecer ese pico de consumo.

    Para mí el sistema "ideal" sería mixto, nuclear y renovable, sistema que por encontrarse enmedio de los extremistas antinucleares y pronucleares parece que nadie lo tiene en cuenta. ¿Que no estoy acertado? Seguramente, pero no me atrevo a asegurar como tú lo haces que un sistema 100% renovable es viable simplemente con tablas de emisiones y con unas gráficas de mix energético que parecen más sacadas de una bola de cristal que de las tendencias de los últimos 20 años (ya que sólo veo datos desde 2007)

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  7. Runk, me parece increible que si eres ingeniero, en lugar de buscar soluciones, te dediques a buscar problemas.

    C&P de la última revista Photon (calentita, hace minutos) que acabo de recibir:
    "España necesita 10.000GWh de capacidad de almacenamiento para un abastecimiento sin CO2" (se refiere 100% renovable)

    "¿Cuantos acumuladores se necesitan entonces? Una respuesta a esa pregunta se ha obtenido en el instituto ISET y en Siemens AG. Se realizó un estudio cuyo punto de partida fue la pregunta de qué capacidad de acumuladores sería necesaria para abastecer a toda Europa occidental exclusivamente con energías renovables. Al contrario que en la central energética combinada, los científicos han calculado exclusivamente con la fotovoltaica y la energía eólica como provedores de electricidad. La biomasa y la geotermia se dejaron a parte. Por un lado se descubrió que la eólica y la fotovoltaica se complementan a la perfección: en invierno los molinos de toda Europa producen el doble que en verano. La fotovoltaica a su vez, produce en verano 2,5 veces más electricidad que en invierno, según ha revelado el estudio al que ha tenido acceso PHOTON.
    Los científicos han encontrado una respuesta que sugiere que una línea de actuación en cuanto el tema de los acumuladores: Se requerirán acumuladores capaces de almacenar entre el 0,5 y el 8% del consumo eléctrico anual, en función de cuanto mayor sea la proporción de fotovoltaica y eólica en el sistema. [...]
    Lo que suena a gigantismo imposible, de hecho podría conseguirse con la tecnología existente. El hidrógeno y las cavernas, en las que hasta ahora se acumula gas natural, juegan un papel decisivo para ello. Hay que destacar que el estudio alemán presenta un escenario extremo. Si se añadieran también como provedores de energía la biomasa, la geotermia y la hidroeléctrica, las magnitudes podrían ser bastante más moderadas."

    Por tanto, como ves, hay ingenieros que se dedican a descansar y decir no se puede y otros a pensar como se puede.

    Por otro lado, el tema del coste. Como sabrás ya si estás bien informado, ASIF (la Asociación de la Industria Fotovoltaica) ya ha pedido un escenario normativo que signifique que la fotovoltaica no recibiría ninguna prima entre el 2013 y el 2015, a cambio de poder hacer una expansión ambiciosa. Por tanto el tema de costes, en todas las tecnologías renovables es un tema absolutamente superado cuando hablamos de un escenario temporal para 45 años. Todas las tecnologías renovablesvan a ser rentables en costes, sin prima, en un escenario que va de los 3 a los 10 años (dependiendo de la tecnología) si se mantiene el esfuerzo inversor y de investigación.

    Por cierto, hoy en esta misma web, puedes ver las tendencias desde 1999.

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  8. No soy ingeniero y no sé si lo llegaré a ser, en ello estoy, pero sé que seré de los descansen bastante, ya que no trataré de buscar un sistema 100% renovable.

    En verdad estos debates ya están más que discutidos, pero por escribir unas frasecillas más tampoco se me caen los anillos.

    En cuanto a la tecnología del hidrógeno sabrás que esta ya se utilizó en el ApoloXI. Tanto para obtener agua como electricidad. Por tanto si después de 40 años no se ha obtenido ningún avance en cuanto a la sintetización de hidrógeno... ¿es una buena alternativa al almacenamiento de energía? ¿Podemos esperar muchos más de ella a 25 años vista? Ya te ahorro la resolución de ambas preguntas, ya que es un simple y llano NO.

    Como sabrás esos estudios que me comentas no llegan ni a ser volátiles, son fantasmas,siempre se basan en unas predicciones que parecen la mítica noticia que se escucha al menos una vez al mes de "inventada la batería que tiene 5 veces más capacidad". Vamos, carentes de todo fundamento. Es así, lo admitas o no.

    Por cierto, quiero ver los campos solares si no hay primas en 2013-15, a ojo de buen cubero me parece que a las eléctricas una inversión a 45 años no les acaba de convencer mucho, sobre todo porque la amortización sería en un período enoooooooorme. Aparte de que no hay la experiencia necesaria en costes de mantenimiento en instalaciones tan grandes a 45 años vista. Es decir, por el momento, más de lo mismo, mucho humo.

    Yo no es por tocar las narices -o quizás sí- pero si te fijas en todo momento hablas de escenarios ideales y con estudios a 40 años -casi nada- que siempre salen publicados pero que nunca se ejecutan.

    Para mí sinceramente ahora mismo has perdido la visión objetiva y no estás viendo ni a dos palmos de la cara, porque tienes una venda puesta en los ojos. Yo te aconsejaría que pillaras perspectiva de la situación, mira las cosas de forma rentable y, sobre todo, piensa en... lo que te comentaba y esquivaste contestar ¿como narices suministras los picos de demanda eléctrica con renovables?

    Saludos!

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  9. Runik, ¿Los 10.000 GWh de acumuladores no te parecen suficientes para atender los picos de demanda?

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  10. Y esos "acumuladores", que son? Baterias de ion-litio, hidrógeno, vapor? Ya me dirás, porque si esa es la solución acabamos de descubrir una mina de oro.

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  11. Por ejemplo bombeo hidráulico o, si hablamos de desarrollos, baterías de flujo.

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  12. Yo no soy ingeniero ni nada, pero me parece que Runik es poco serio cuando hace un comment y lugo se atreve a decir "Obviamente no voy argumenta en este comentario los "porqués". Pues para eso no comentes Runik. De la misma forma yo podría decir que todos tus argumentos están pagados por la industria carbonífera (u otra sandez semejante) y luego decir que "Obviamente no voy argumenta en este comentario los "porqués".
    Un poco más de seriedad por favor

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