Hace años que nos encontramos inmersos en una discusión sobre la conveniencia de usar energías “renovables” frente a las energías llamadas “convencionales”, las cuales provienen de combustibles fósiles en su mayoría.
Por Santiago Mirabal
Pero, antes de comenzar a hacer una valoración de que tecnología es mejor o más adecuada para el futuro, procedamos a conocer las tecnologías que poseemos en la actualidad para la producción de energía eléctrica. En este artículo no abordaremos otros usos que tienen los combustibles como el transporte o la generación de calor, quedando el autor emplazado en otra ocasión a hacer su exposición.
Tecnologías de la generación eléctrica
El uso de la electricidad como fuente de energía es muy reciente desde el punto de vista de la evolución humana. Aunque se atribuye a Tales de Mileto en el 600 a.C. ciertos estudios sobre fenómenos eléctricos (descubrió que al frotar el ámbar, ciertos objetos se veían atraídos y de ahí el origen de la palabra electricidad pues ámbar en griego se dice Elecktron), no fue hasta el año 1.600 con William Gilbert cuando se empezó a conocer los fenómenos eléctricos. Pero el gran avance de la electricidad se le puede atribuir a Benjamín Franklin en 1.752 donde, experimentando con los rayos, descubre las primeras propiedades que tiene la electricidad y los posibles usos en que se podían aplicar.
Pero quizás conviene indicar que la generación eléctrica se debe al uso de una energía previa que se conoce como energía primaria, es decir, no se produce electricidad de forma espontánea sino que se hace mediante transformación de otra energía. Aunque en esta afirmación hay matices es bastante válida para entender que debemos pensar en otra energía que nos permita obtener la tan ansiada electricidad.
Entonces, ¿cómo conseguimos la energía eléctrica?
Esta es la pregunta. Para no meternos en otros pantanos técnicos, basta decir que la electricidad que usamos habitualmente y que nos llega a cada una de nuestras casas es alterna, es decir, tiene una oscilación (frecuencia) que, en el caso de España, son 50 Hz y la diferenciaremos de la continua (es la que dan las pilas eléctricas para que nos entendamos). Pero no voy a seguir por estos aspectos, pues sería un artículo infumable.
Volvamos a las tecnologías. Normalmente se habla de convencionales y de renovables aunque estas definiciones son erróneas. Quizás sería más conveniente hablar de las tecnologías desde el punto de vista de su contaminación o impacto ambiental pero esto nos traería algún dolor de cabeza. ¡Parece que lo estamos complicando! Está bien, pasemos a contar las tecnologías que ya habrá tiempo de darles el valor que se merecen a lo largo del artículo.
Primero tendremos la producción de energía eléctrica desde combustibles fósiles. Los combustibles fósiles más conocidos son el carbón, el gas y el petróleo (así como sus derivados). Son los combustibles que provienen de la transformación que ha tenido la biomasa obtenida hace millones de años. La energía eléctrica obtenida a partir de estos combustibles se genera por la combustión (quemado) de los mismos, lo que produce calor (energía térmica) que es transformada en energía eléctrica. El problema radica en que estos combustibles tienen una base de carbono que, al quemarse, producen dióxido de carbono (CO2) que se trata de un gas que no le viene nada bien a nuestro planeta. También poseen otros elementos que, al combinarse con el oxígeno, también son poco adecuados para la atmosfera. Además, el rendimiento (la cantidad de energía obtenida por unidad de combustible) de la producción de energía con estos combustibles no es muy bueno pues, en el caso de centrales supercríticas (un tipo de central de alta eficiencia) llega a un escaso 45% o, en el caso de las ultra supercrítica (suena a broma pero existen) se supera ese 45% pero se llega a un paupérrimo 55%. En el caso del gas natural, existen unas centrales que se llaman ciclos combinados cuyo rendimiento teórico es del 60% aunque el rendimiento real también se queda en el entorno del 55%. En este primer grupo se engloban las centrales térmicas de carbón, las centrales de fuel y de gasóleo y las centrales de ciclo combinado.
Segundo grupo: producción de energía eléctrica desde la reacción energética de los núcleos atómicos, los cuales se mantienen unidos mediante la energía nuclear. Ciertos materiales producen unas reacciones de alta energía cuando se descomponen y, además, a poco que se les anime, se descomponen. Estos materiales se conocen como isótopos radioactivos y liberan gran cantidad de energía. Esa energía puede ser transformada en calor que, posteriormente, se procede a convertir en energía eléctrica. La cantidad de combustible necesaria para la producción eléctrica es escasa por lo que son altamente rentables, generando por ello poco residuo. Pero los isotopos son difíciles de calmar durando su efecto “radiactivo” un gran número de años. El efecto de esos isotopos sobre la población es muy dañino por lo que el manejo de los residuos nucleares se debe de hacer con sumo cuidado y unos niveles de protección elevados.
Tercer grupo: el agua. La energía hidráulica consiste en utilizar la energía que posee el agua bien sea por desnivel (potencial) o por velocidad (cinética) o ambas para producir energía eléctrica. Se podría decir que la energía hidráulica junto con la eólica son las únicas “renovables” pues el agua tiene un ciclo de regeneración aunque el control es lo que nos interesa. Dentro de este grupo pondremos las centrales fluviales y las marítimas. Las primeras son las más conocidas y empleadas, se hacen almacenamientos de agua (presas) para poder emplear la energía del agua para generar electricidad. También hay pequeñas centrales fluyentes de río pero no suelen tener una producción muy alta. En cuanto a las marítimas, estas centrales se encuentran en desarrollo y, aunque existen numerosas propuestas, lamentablemente no se dispone de ninguna tecnología considerada como comercial (es decir, producción estable a un precio adecuado).
El cuarto grupo es para el aire. La energía eólica es la utilización de la energía del viento para la producción de energía eléctrica. El viento es una corriente producida en la atmosfera por diferencia de presión. Cuando esta corriente es constante (o casi) y con una intensidad adecuada, se puede aprovechar mediante grandes molinos. Esta tecnología es ampliamente conocida y empleada, que se lo digan al Quijote, aunque ahora se emplea para obtener electricidad. El mayor inconveniente que presenta es gestionar cuando se va a producir el viento y con qué intensidad. Además de los parques eólicos que se han instalado en tierra, se están desarrollando parques eólicos en el mar.
El sol lo vamos a encuadrar como quinto grupo. El sol no se puede considerar “renovable” pues el sol no se renueva pero si es inagotable desde un punto de vista humano, pues la vida esperada del sol es muy superior a la nuestra. La energía solar para la producción eléctrica se encuadra en dos tecnologías, la fotovoltaica y la térmica. La energía solar fotovoltaica se obtiene de la propiedad de ciertos cuerpos que, al recibir una cierta radiación, generan una diferencia de potencial eléctrico (el origen de la electricidad). La energía solar térmica consiste en utilizar el calor generado por la radiación del sol como calentador de un fluido con el que produciremos la electricidad (de forma similar a las centrales térmicas que explique anteriormente). Es una energía considerada limpia pues desprende muy pocos residuos (especialmente la fotovoltaica).
El sexto grupo se lo vamos a dejar a la biomasa. Casi volvemos al principio pues decíamos que los combustibles fósiles provienen de la transformación de la biomasa. Dentro de la biomasa tenemos numerosos productos y, por ello, tecnologías. Se considera biomasa a los desechos y basuras que generamos (residuos sólidos urbanos, residuos agrícolas, residuos animales, residuos industriales, etc.), a los cultivos expresamente creados para la producción eléctrica y al biogás (producido por descomposición o por gasificación). Generalmente todas las tecnologías se basan en producir calor mediante combustión y emplear dicho calor para generar electricidad (os suena de algo). El aprovechamiento energético de la biomasa se debe a su poder contaminante. La disposición de biomasa contamina y producir energía eléctrica con ella también. Al menos en el segundo caso obtenemos una ventaja.
¿Qué energía empleamos?
Ahora ya conocemos brevemente las tecnologías que poseemos para generar electricidad. Existen otras pero son experimentales o poco empleadas y, en todo caso, no se pueden considerar como comerciales para la producción eléctrica. Pero, necesitamos electricidad y debemos obtenerla así que, se nos plantea la duda de cómo obtenerla.
Es necesario explicar aquí una idea que se maneja a la hora de hablar de producción y consumo de energía eléctrica. Habrán oído que la electricidad no se puede almacenar y que debe de ser producida en el momento de su consumo. Es una verdad a medias, o una mentira a medias, como prefieran ustedes. La energía eléctrica se puede almacenar (quien no ha tenido en sus manos un pequeño almacén de energía eléctrica llamada pila) pero, desde un punto de vista de generación y demanda eléctrica, resulta económicamente inviable (además, deberíamos pensar si es útil tener una pila tan grande). Es por ello, que la energía se produce simultáneamente con la demanda (con el dolor de cabeza que ello conlleva pero eso es otro tema del cual ya hablaremos).
Eso nos lleva a un concepto más que es la posibilidad de gestionar la producción de la electricidad. Este concepto es importante pues cada uno de nosotros tenemos unos hábitos a la hora de usar la electricidad, es decir, la empleamos cuando nos viene en gana. Si ahora sumamos a cada uno de nosotros y le añadimos las industrias, comercios, hospitales o cualquier otro consumidor, nos dará un consumo en cada momento diferente al del anterior. Eso es lo que se llama curva de la demanda. Esta curva es bastante predecible aunque se debe estimar antes de que se produzca.
Por ello, hablaremos de tecnologías que son fáciles de gestionar y otras que son complicadas de gestionar. De ese modo, el viento se convierte en una de las tecnologías más complejas de manejar, seguido por el sol y el agua. Después se coloca la energía nuclear y por ultimo las tecnologías de biomasa y de combustibles fósiles.
Podrá el lector pensar que esto no es un tema tan importante para decidir que tecnología empleamos para producir la electricidad pero, aunque no lo parezca, es uno de los puntos principales. Ninguno de nosotros ni las empresas que se ubican en nuestro país puede pasar por una caída del sistema eléctrico por falta de suministro, de manera que asegurarnos que la producción es estable (y por ello, gestionar esa producción) se convierte en un tema vital.
Otro aspecto a tener en cuenta es el coste de producción de cada una de las tecnologías. Este concepto es más denso de los que parece en un primer momento. Para conocer el coste real de producción de cada tecnología hay que introducir dos conceptos, el primero es lo que cuesta hacer la planta de producción de energía y el otro concepto es lo que cuesta producir con ella tanto por la operación (combustible, personal, etc.) como por su mantenimiento. También deberíamos incluir aquí el coste provocado por las tecnologías en concepto de contaminación o de otros aspectos, a eso se le conoce como externalidades., pero normalmente no se considera pues en muy pocos casos se exige una contraprestación por parte da las centrales eléctricas.
Por ultimo deberíamos tener en cuenta la disponibilidad de recursos para la producción de energía. Nuestro país cuenta con pocos recursos en materia de combustibles fósiles. No se tienen yacimientos de petróleo ni de gas suficientes lo que nos obliga a importar ambos de otros países pero tampoco se dispone de carbón de una calidad adecuada para la producción eléctrica pues el que tenemos produce muchos desechos y tiene un alto contenido en azufre. En cuanto al combustible nuclear, aunque España posee yacimientos de uranio, las reservas que tenemos tampoco son muy elevadas y el enriquecimiento del combustible se hace fuera de nuestro país. Tenemos un recurso hídrico (agua) suficiente aunque no enorme y mucho sol y viento. Tampoco estamos mal de biomasa, especialmente agrícola aunque también se debe de tener en cuenta la cantidad de residuo sólido que generamos (basuras).
De esta manera tenemos una idea de las tecnologías y de los criterios para seleccionarlas en función de su capacidad de gestión, de su coste y de la disponibilidad de los recursos. Parece evidente que dadas las circunstancias de España, estamos abocados a recurrir a las energías renovables pues no tenemos recursos propios pero se da la circunstancia de poseer un parque de plantas de energía que superan en exceso la demanda del país. Es por ello que actualmente estamos muy parados a la hora de fomentar las energías renovables pero, ¿podemos permitirnos la dependencia del combustible exterior? ¿No sería mejor tener un programa de actualización de las plantas de energía con fuentes de renovables? ¿Acaso tenemos otra alternativa?
En un artículo posterior pasaré a analizar como es el parque de la producción energética nacional, cuáles son sus ventajas e inconvenientes, como de envejecido está y si alguna vez tendremos demanda suficiente para cubrirlo. Espero que este, al menos, les haya resultado interesante.
