Margarita
Mediavilla - El Ecologista.
El
pico del petróleo hará imposible continuar con el crecimiento.
Este
artículo intenta ofrecer una visión global de la crisis energética
abordando algunas cuestiones que probablemente resulten conocidas.
Pero, al juntarlas y ponderarlas en un cuadro global, aportan una
visión que frecuentemente arroja conclusiones sorprendentes y puede
llegar a cambiar nuestra percepción de los problemas. Por ejemplo:
que incluso utilizando las políticas más optimistas de sustitución
del petróleo por biocombustibles y vehículos eléctricos que
proponen las agencias internacionales, no es posible continuar con el
crecimiento económico y los patrones de consumo de décadas pasadas.
Ofrecer
visiones globales en temas energéticos no es sencillo dada la gran
cantidad de datos con que hay que trabajar, por ello es necesario
hacer uso de modelos matemáticos simulados por ordenador y una de
las mejores herramientas para ello es la dinámica de sistemas. En el
Grupo de Investigación en Energía y Dinámica de Sistemas de la
Universidad de Valladolid hemos construido un modelo para estudiar el
agotamiento de los combustibles fósiles y nucleares y las
alternativas para su sustitución. El modelo que hemos utilizado se
centra en dos aspectos clave: la energía eléctrica y el petróleo;
y presta especial atención a la sustitución de este en el
transporte.
El
modelo consiste, básicamente, en una comparación de oferta y
demanda energéticas. El crecimiento del PIB mundial es supuesto a
priori
con una serie de escenarios y, siguiendo las tendencias de consumo de
décadas pasadas, se estima la demanda futura de energía. Usamos las
estimaciones de diversos expertos para calcular la oferta futura de
petróleo y de electricidad de diversas fuentes (carbón, gas,
uranio, renovables). Si la demanda de energía es mayor que la oferta
el escenario de crecimiento que hemos escogido será imposible. De
esta forma, el modelo detecta los escenarios de crecimiento económico
y las políticas que son incompatibles con los límites físicos.
Para
estimar la oferta de energía hemos recopilado los estudios
realizados hasta la fecha (1), buscando aquellos que no solo hablan
de recursos o reservas, sino que tienen en cuenta los límites en los
ritmos de extracción, como el peak oil (ver referencias 2 a 12).
Tomamos para cada recurso una estimación media que consideramos
adecuada, en la figura 1 se pueden ver las curvas de extracción de
petróleo que hemos recopilado.
Figura
1: Comparación de estimaciones de extracción de petróleo
Resumen de las curvas de extracción máxima de petróleo de diversos
autores comparadas con los datos históricos. Fuente (13).
La
sustitución energética
Cuando
se habla de crisis energética con frecuencia se hacen cálculos
sobre el potencial de las energías renovables y se habla de
sustituciones generalistas, pero a menudo se pasa por alto que no
todos las fuentes energéticas son intercambiables de forma directa y
en algunos casos requieren no solo importantes cambios tecnológicos,
sino costosas infraestructuras y cambios sociales.
En
este modelo nos hemos centrado en dos aspectos: la sustitución del
petróleo en el transporte y la sustitución de la electricidad de
origen no renovable por electricidad renovable. El modelo no tiene en
cuenta algunos usos importantes de la energía como el carbón o el
gas natural para generación de calor o para la industria, aspectos
que hemos dejado para futuros modelos.
La
sustitución del petróleo es muy problemática, ya que con él se
consiguen combustibles líquidos de los que depende más del 90% del
transporte. Los sustitutos tecnológicos más inmediatos en el
transporte son los biocombustibles y los vehículos eléctricos e
híbridos, tecnologías que ya están siendo comercializadas. El
vehículo basado en hidrógeno, los combustibles sintéticos, el
biogás y alternativas similares no las hemos introducido en el
modelo, porque se encuentran todavía en fase de desarrollo y no
hemos querido introducir futuros avances tecnológicos sobre los
cuales no tenemos datos reales de prestaciones (estamos viendo estos
últimos años muchas expectativas tecnológicas que terminan dando
resultados mediocres). Tampoco hemos considerado, de momento, otras
formas de ahorrar petróleo como el gas natural, y los cambios en los
patrones de movilidad o calefacción.
Agrocombustibles
Los
agrocombustibles o biocombustibles son el sustituto más inmediato a
los derivados del petróleo, ya que su densidad energética (energía
por unidad de masa) es similar a la de las gasolinas (sólo un 20%
menos), pero poseen importantes inconvenientes. Su tasa de retorno
energético es muy cuestionada (14). Además, su ocupación de
tierras fértiles es enorme. Con los datos de producción de 2008
(15) tenemos 36 millones de hectáreas para 0,305 Gbarriles
equivalentes de petróleo, es decir, un rendimiento actual de 118
millones de hectáreas por Gbarril de petróleo equivalente.
Con
estos rendimientos, sustituir todo el petróleo actualmente consumido
requeriría 3.540 millones de hectáreas, que representan un 232% de
las tierras arables del planeta. Incluso si los rendimientos se
triplicaran (lo que no es sencillo porque actualmente se están
cultivando en las mejores tierras y el rendimiento de la fotosíntesis
es bajo) la cantidad de tierras que necesitaríamos utilizar está
fuera de toda lógica. Ya estamos viendo que la introducción de los
agrocombustibles está teniendo nefastas consecuencias sobre la
deforestación de selvas y la producción de alimentos, a pesar de
que actualmente no llegan a sustituir al 3% del petróleo usado para
transporte.
La
Agencia Internacional de la Energía propone en su escenario 450
Scenario (4), un incremento de producción de biocombustibles de los
actuales 1,1 millones de barriles/día en 2009 a 8,1 millones en 2035
(de 0,433 Gb/año a 3,18 Gb/año). Hemos tomado este dato para las
políticas de biocombustibles que aplicamos al modelo, aunque es
cuestionable que esto se pueda considerar sostenible o incluso
realista.
El
vehículo eléctrico
El
uso de vehículos eléctricos e híbridos es otra de las posibles
formas de sustitución del petróleo. Una de las limitaciones del
vehículo eléctrico es su escasa capacidad de acumulación de
energía: 15 veces menor almacenamiento que los combustibles líquidos
actuales (16), teniendo en cuenta la mayor eficiencia del motor
eléctrico y la tecnología de baterías que se puede esperar en la
próxima década. Debido a ello solo son sustituibles por vehículos
puramente eléctricos los de menor tonelaje. Como el consumo de
vehículos pesados requiere prácticamente la mitad del petróleo
destinado a transporte, solamente un 30% del consumo mundial de
petróleo podría ser sustituido de esta forma.
Sin
embargo, el vehículo eléctrico no está tan limitado como los
biocombustibles. Si comparamos las necesidades de energía de
vehículos eléctricos y de gasolina de igual peso y potencia,
algunos trabajos (17) dan una relación de 1:3 favorable al eléctrico
(tank to wheel). Además, alimentarlo no requiere tanto terreno, ya
que el espacio que requeriría un vehículo eléctrico que usara la
electricidad de un panel fotovoltaico es casi 50 veces menor que la
tierra fértil necesaria para abastecer a un vehículo de explosión
con los agrocombustibles actuales.
Otro
de los límites que es necesario tener en cuenta a la hora de
estudiar el coche eléctrico son los materiales. Las baterías que
actualmente parecen más prometedoras son las de ion litio y, si
descontamos el litio que se necesitaría para otras aplicaciones y
suponemos que se realiza un reciclaje casi total del mismo, las
reservas de litio actualmente conocidas permitían un parque de entre
130 y 400 millones de vehículos (frente a los 800 del actual),
aunque también es posible que el número sea mayor si se desarrollan
baterías de otro tipo o si se opta por vehículos más ligeros como
las motos o bicicletas eléctricas.
En
todo caso, dadas las características de velocidad y autonomía del
coche eléctrico, no hay que descartar que asistamos a un cierto
efecto rebote en su consumo. Existe un riesgo importante de que su
utilización se convierta en un complemento (más que en un
sustituto) del coche convencional, para el uso urbano, en aquellos
casos en los que ya se disponga de un vehículo convencional (que se
sigue manteniendo), incrementándose así los costes ambientales
totales.
La
Agencia Internacional de la Energía (AIE) propone un escenario “Blue
EV success” (18) que prevé un 57% de los vehículos ligeros del
parque mundial eléctricos para 2050, un 37% híbridos y un 5,7% de
explosión. Hemos adoptado esta propuesta en el modelo ya que es la
más favorable desde el punto de vista de sustitución del petróleo
de las que propone la AIE.
La
electricidad renovable
La
sustitución de la electricidad generada con combustibles fósiles es
posible a base de tecnologías renovables ya disponibles. En nuestro
modelo hemos supuesto que la energía hidroeléctrica puede llegar a
doblarse en 2050 y las nuevas renovables (eólica, solar fotovoltaica
y termoeléctrica) pueden crecer a ritmos de un 8-12% anual (en
décadas pasadas han crecido a ratios cercanos al 30%). Por
simplicidad, el crecimiento de las renovables se hace independiente
de la demanda y damos prioridad a las renovables en el consumo frente
a las no renovables.
Los
límites físicos a la implantación de estas energías renovables
los establecemos en 2,7 TW de potencia media anual (no potencia
instalada) sobre la base de los trabajos de De Castro (19 y 20). La
intermitencia de la energía renovable dificulta su implantación y
necesita infraestructuras adicionales; sin embargo, en este estudio
no hemos abordado este problema, dejándolo para futuros modelos.
¿Podemos
continuar creciendo?
Vamos
a ver cómo se comporta el modelo si intentamos continuar con el
crecimiento económico sin cambiar la relación energía-economía de
pasadas décadas (escenario business as usual) y proponiendo las
políticas optimistas de evolución de los biocombustibles y el
vehículo eléctrico que hemos descrito anteriormente. Hemos
considerado para la oferta futura de petróleo la previsión de
Uppsala, que prevé un estancamiento de la producción hasta 2030 y
es, por tanto, una previsión que podemos considerar optimista.
En
la figura 2 se ve la demanda (línea 3) de este escenario, la oferta
máxima de petróleo según la estimación de Uppsala (línea 1) y la
cantidad total equivalente de petróleo que podría ponerse en el
mercado si sumamos a la extracción máxima de petróleo los
biocombustibles, y el petróleo que se ha dejado de consumir con los
vehículos eléctricos e híbridos (línea 2). Podemos ver que la
demanda es mucho mayor que la oferta total de petróleo más
sustitutos (de hecho, lo está siendo ya, puesto que el consumo es
menor del esperado según las tendencias de décadas pasadas). Este
escenario de crecimiento económico es, por tanto, imposible. Incluso
utilizando las políticas más optimistas de sustitución del
petróleo por biocombustibles y vehículos eléctricos que proponen
las agencias internacionales, no es posible continuar con el
crecimiento económico y los patrones de consumo de décadas pasadas.
El
pico del petróleo marca un claro punto de ruptura en la economía
mundial que, o bien debe independizarse del petróleo de forma
abrupta y aumentar su eficiencia mucho más de lo que ha hecho en
décadas pasadas, o bien debe resignarse al decrecimiento; y lo marca
ya, esta misma década (o lo está marcando desde 2005).
Figura
2. Petróleo. Escenario business as usual
El crecimiento económico y la relación petróleo-economía siguen
igual que en las décadas pasadas. La línea 2 corresponde a la
cantidad equivalente de petróleo que podría ponerse en el mercado
si sumamos a la extracción máxima de petróleo los biocombustibles
y el petróleo equivalente que se ha dejado de consumir con los
vehículos eléctricos e híbridos. Todas las cantidades en Giga
barriles equivalentes de petróleo al año.
Los
resultados del panorama eléctrico se pueden ver en la figura 3, en
la cual se ve que la demanda se puede cubrir hasta 2020, pero a
partir de ese momento se alcanza el techo máximo de extracción de
energía eléctrica no renovable (debido a los picos de gas, carbón
y uranio). La energía necesaria para poner en marcha las
infraestructuras de generación de energía renovable (derivada de su
tasa de retorno energético que hemos establecido en 8) no se ha
dibujado en la figura, pero es despreciable. Se puede ver que el
panorama de la electricidad es mucho menos preocupante que el del
petróleo. El principal problema energético en estos momentos es el
derivado del petróleo, la generación de electricidad renovable es
un problema a más largo plazo.
Figura
3: Electricidad. Escenario business as usual
El crecimiento económico y los patrones de consumo siguen igual que
en las décadas pasadas. Todas las cantidades en TWh al año.
Escenario
de decrecimiento
Vamos
a proponer un segundo escenario en el cual oferta y demanda de
petróleo coincidan. Para ello proponemos un decrecimiento económico
cercano al estancamiento (-0,2%). En la figura 4 se puede ver que
oferta y demanda de petróleo coinciden aproximadamente. También se
puede ver que en este escenario la cantidad total de petróleo más
sustitutos es menor que en el anterior, ya que, al ser menor el
crecimiento económico, también es menor la cantidad de vehículos
eléctricos introducidos.
Figura
4. Petróleo. Escenario de decrecimiento
Decrecimiento económico del 0,2% con patrones de consumo igual que
en las décadas pasadas. Todas las cantidades en Giga barriles
equivalentes de petróleo al año.
Si
sobre este escenario suponemos un crecimiento de la electricidad
renovable de un 12% anual y alargamos el horizonte temporal hasta
2050, obtenemos los resultados de la figura 5. Se puede ver que la
demanda de electricidad se puede cubrir y, dado que la economía
decrece, el aumento de la demanda eléctrica es moderado y se debe
únicamente a la introducción del vehículo eléctrico. Por otra
parte (fig. 5 dcha.), se puede ver que el crecimiento de las energías
renovables que hemos introducido (12% anual) es suficiente para que
en 2050 el 100% de la demanda eléctrica sea cubierta con energías
renovables y, como hemos supuesto que la electricidad renovable tiene
prioridad sobre la no renovable, este aumento del 12% junto con la
moderación de la demanda, permite que se deje de consumir carbón,
gas y uranio mucho antes de llegar a sus techos de extracción. En la
figura 5 (izquierda) se puede ver que el incremento del consumo que
ha supuesto la introducción de los vehículos eléctricos (línea 3)
es apreciable, pero no desmesurado.
Figura
5: Electricidad. Escenario de decrecimiento
Decrecimiento económico del 0,2%, los patrones de consumo siguen
igual que en las décadas pasadas. Vehículo eléctrico y
biocombustibles con políticas altas. Crecimiento moderado de la
energía renovable (12%). Todas las cantidades en TWh al año.
Este
segundo escenario de decrecimiento podríamos interpretarlo de formas
muy diferentes según cómo pensemos que se puede comportar la
sociedad. Podríamos pensar que si el crecimiento económico se
detiene por el pico del petróleo y la demanda de electricidad se
estanca, un crecimiento moderado de las energías renovables sería
suficiente para cubrir la demanda e incluso para abandonar carbón,
gas y uranio antes de sus techos de extracción. Esto serían buenas
noticias desde el punto de vista ambiental y también podrían serlo
desde el punto de vista humano, si la sociedad fuera capaz de
adaptarse a este decrecimiento con un nuevo sistema económico que
permitiera mantener el bienestar social sin crecer.
Pero
este segundo escenario también se puede interpretar en clave
negativa y hablar de una sociedad que intenta seguir creciendo sin
conseguirlo y el resultado es el decrecimiento de las poblaciones más
débiles y los países más dependientes, mientras otros siguen
creciendo, al menos durante un tiempo. Además, es previsible que
entre 2010 y 2020 se deje de invertir en energías renovables debido
a la crisis económica y a que todavía queda carbón, gas y uranio,
de forma que unos años más tarde el pico de la electricidad
causaría una crisis todavía mayor. También es previsible que los
biocombustibles aceleren su producción causando más deforestación
y hambrunas, y se recurra al carbón para compensar el petróleo, de
forma que las emisiones no solo no disminuyan sino que aumenten.
Conclusiones
Un
modelo no es un oráculo y siempre es una simplificación de la
realidad. Además hay algunos aspectos que no se han introducido, ya
que nos hemos centrado en la electricidad y en la sustitución del
petróleo en el transporte. Sin embargo este modelo nos sirve para
hacernos una idea de la urgencia y magnitud del problema energético
y para concluir que el pico del petróleo va a suponer un reto que va
a hacer prácticamente imposible continuar con el crecimiento
económico de décadas pasadas.
Ni
los biocombustibles ni los vehículos eléctricos ofrecen en la
actualidad soluciones satisfactorias para sustituir al petróleo;
pero, mientras se puede pensar en una movilidad sostenible basada en
una flota moderada de pequeños vehículos eléctricos, los
biocombustibles no pueden ser sino una solución para usos muy
limitados. Es preciso cuestionarse si el movimiento ecologista
debería pedir que se pongan límites a de este tipo de combustibles.
El
modelo también muestra que el discurso tecno-optimista, que habla de
continuar con el crecimiento económico a base de sustituir las
energías fósiles por renovables, debe ser completamente abandonado.
La crisis energética va a requerir soluciones que aborden todos los
aspectos de la sociedad en conjunto: transporte, urbanismo, economía,
infraestructuras, vivienda, etc. Una vez más nos encontramos con que
las dos recomendaciones que hicieron los autores de los primeros
estudios sobre los límites del crecimiento siguen siendo de vital
importancia: es preciso llegar a un crecimiento cero, porque el
crecimiento hace imposible cualquier solución, y necesitamos
soluciones sistémicas no únicamente tecnológicas.
Referencias
y notas:
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2. ASPO, 2009. ASPO Newsletter no100. April 2009. http://www.aspo-ireland.orgwww.aspo...
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13. BP Statistical Review of World Energy 2011. http://www.bp.com/statisticalreview
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