Gracias a los anteriores artículos de esta serie, ya sabemos que el potencial renovable de España es de hasta 182 kWh/p/d (kilovatios-hora, por persona y día).
También vimos que, para conseguir tanta energía, habría que ocupar una gran superficie de terreno con paneles fotovoltaicos, aerogeneradores y cultivos energéticos.
Por suerte, el consumo en España (85 kWh/p/d) no es tan grande. 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!
En un siguiente paso, haremos, a modo de ejemplo, una propuesta para satisfacer 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 configurar 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.
Hacia un futuro eléctrico
Como se muestra en la figura 1, este nuevo panorama será principalmente eléctrico. Tendremos en cuenta las siguientes consideraciones:
- El consumo de electricidad (33 kWh/p/d) duplicaría el consumo eléctrico actual.
- Parte de la calefacción correspondería a biomasa (3 kWh/p/d) y solar térmica (5 kWh/p/d).
- Parte del transporte (aviación, por ejemplo) funcionaría con biocombustibles (3 kWh/p/d).
- Habría 5 kWh/p/d resultado de las bombas que transportan el calor de la calle hacia las casas.
Como puede comprobarse, usaremos mucha menos biomasa y biocombustibles que el potencial que habíamos estimado. Aun así, requerirían una superficie equivalente al 12 % de España o 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. Estas fuentes de energía limpia tienen el gran inconveniente de no ser gestionables.
Para complementarlas, 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) y fuentes de energía no renovable, como el carbón, el gas o la nuclear. Obviamente, nos gustaría minimizar el uso de estas fuentes no renovables.
Producir justo el 100 % de renovables y pensar que se va a poder aprovechar todo es una visión poco realista. 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 eso proponemos añadir 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 CO?.
Estos niveles de consumo serían aproximadamente la mitad de lo actualmente utilizado para generación eléctrica en España (cabe recordar que hemos eliminado el uso de gas en calefacción). A este ritmo, la contaminación sería bajísima y los recursos durarían cientos de años.
No obstante, tener 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 generar la mitad de energía. Esto significa tener las centrales que emplean combustibles fósiles 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, su aporte solo supondrían el 6 % del mix (o combinación de fuentes de energía), por lo que no afectaría tanto al precio final.
¿Cuánta solar y eólica instalaremos?
Según este plan, son necesarios 14 kWh/p/d de eólica y 21 kWh/p/d de fotovoltaica.
- Tendríamos unos 110 GW de eólica, cuatro 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.
- Necesitaríamos unos 240 GWp de fotovoltaica, unas seis veces la instalada en Alemania. 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. Parte de ella se podría 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.
Costes: ¿es rentable?
Pongamos que aceptamos este plan: ¿es tan caro como parece? 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 dinero estaríamos hablando.
Hemos dicho que necesitaremos unos 110 GW de eólica (a 1€/W) y unos 240 GW de fotovoltaica (a 0,8 €/W). Teniendo en cuenta que en España ya hay instalados 5,4 GW de fotovoltaica y 24 GW de eólica, nos 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.
El PIB de España ronda el 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 gastamos casi 40 mil millones de euros al año en comprar combustibles fósiles a otros países. Así que coste de nuestro plan es asumible, especialmente teniendo en cuenta el ahorro en combustibles que supondría.
Producir electricidad cuando se necesita
Tenemos un plan energético sostenible que puede abastecer nuestro consumo con un coste razonable. Pero debe cumplir otro requisito: la electricidad debe generarse en el momento en que se necesita.
La generación eléctrica tiene que ser exactamente igual al consumo eléctrico en todo momento. Para saber si podremos lograrlo, debemos tener en cuenta dos factores:
- Para alcanzar la sostenibilidad y reducir el consumo energético total, hemos duplicado el consumo eléctrico actual.
- 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.
En el vídeo que puede ver a continuación se ha simulado el plan propuesto a partir de datos meteorológicos para toda España. También se ha considerado el perfil de consumo eléctrico obtenido a partir de datos de Red Eléctrica de España, multiplicados por un factor de 2 para adaptarlos al nuevo escenario de consumo energético planteado anteriormente.
Hemos 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 almacenaría mediante centrales hidráulicas de bombeo o gracias a la batería de los coches eléctricos.
Hay también otros momentos con poco viento y sin sol en los que la energía renovable no puede 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 permitirían producir la energía necesaria hasta disponer de nuevo del recurso renovable.
En definitiva, hemos demostrado 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 basados en el libro Energía sostenible. Sin malos humos, hemos podido comprobar que es posible alcanzar un modelo energético sostenible a un precio razonable y que es técnicamente viable. ¿A qué estamos esperando?
Autores
- Javier Samanes Investigador en el Grupo de Ingeniería Eléctrica, Electrónica de Potencia y Energías Renovables y del Instituto de Smart Cities (ISC), Universidad Pública de Navarra
Investigador en el Grupo de Ingeniería Eléctrica, Electrónica de Potencia y Energías Renovables, Universidad Pública de Navarra
Este artículo fue publicado originalmente en el blog de la UPNA Traductor de ciencia.
