octubre 17, 2021

¿Y si EU fuese abastecido al 100 por ciento con energía eólica y solar?

¿Y si EU fuese abastecido al 100 por ciento con energía eólica y solar?

Atención: Lea este artículo antes de que las luces se apaguen

 

Jonathan Tennenbaum*

El Presidente de Estados Unidos, Joe Biden, convirtió el combate del calentamiento global en la tarea número uno en todas las esferas de la actividad gubernamental y promete hacer que la red de generación eléctrica del país esté 100 por ciento libre de carbono (CO2) en 2035. Lo que no explicó adecuadamente es como quiere conseguir ese objetivo, en el que la elección de tecnologías juega un papel fundamental.

Muchos activistas del clima -aunque no todos- presionan en un plano que depende exclusivamente de las fuentes renovables, en particular la eólica y la solar, sin el uso de la energía nuclear. Pero el hecho es que sin la energía nuclear el esfuerzo “verde” de Biden está condenado al fracaso.

La única opción disponible para sustituir la energía nuclear a gran escala sería ampliar las fuentes eólicas y solares para abarcar el 80 por ciento o más de la generación total de electricidad. Otras fuentes, como la hidroeléctrica, la geotermia y la biomasa, difícilmente podrían satisfacer más del 20 por ciento del consumo de Estados Unidos.

Por otro lado, se requeriría una vasta infraestructura para soportar semejante dependencia de energía eólica y solar a gran escala, pues se trata de fuentes intermitentes que requieren de grandes cantidades de recursos naturales.

Sería necesario reestructurar toda la red eléctrica del país y crear cantidades gigantescas de capacidad de almacenamiento de electricidad.

Si se toma en cuenta la magnitud de los recursos financieros y físicos que habría que invertir, es evidente que tal escenario nunca se llevará a cabo.

En lugar del prometido nirvana de 100 por ciento de energía renovable, el resultado inevitable sería el caos, con la explosión de las tarifas por el consumo de electricidad, apagones frecuentes, racionamiento del consumo de electricidad y medidas represivas para reducir el consumo. Y muy probablemente sería necesario disponer de un buen número de plantas termoeléctricas de combustibles fósiles, pues el país no sería capaz de prescindir de ellas.

Además, por si fuera poco, mucho antes de esto habría una fuerte reacción política que habría sacado al Partido Demócrata del poder, junto con toda persona identificada con el plan. Entonces ¿Qué hay de problemático en ese escenario “100 por ciento renovable?”

Energía solar y eólica, para tener en cuenta

Primero: la generación de electricidad de los aerogeneradores y de las celdas solares oscila en una franja muy amplia, en escalas de tiempo de minutos, siempre dependientes de las condiciones meteorológicas. La producción de las celdas solares varía dependiendo de las nubes y de la hora del día, para llegar a cero en la noche.

A causa de las variaciones erráticas de la fuerza del viento, la generación media de un aerogenerador instalado en tierra es, en general, tan sólo de un tercio de su capacidad máxima nominal (en las turbinas instaladas en el mar llega a cerca de 38 por ciento). Se necesitan cerca de 2 mil aerogeneradores con potencia de 1.5 megavatios (MW) para generar la misma cantidad de electricidad que una planta nuclear normal de 1 000 MW. A diferencia de las turbinas eólicas, las plantas nucleares generan un flujo constante y controlable de electricidad.

Para obtener un abastecimiento de electricidad confiable a partir de energía solar y eólica se necesitan fuentes de electricidad suplementarias que se utilizarán cuando la producción de aquella caiga. Esto cuesta dinero. En la mayoría de los casos actuales -donde no se han prohibido todavía los combustibles fósiles-, las fuentes suplementarias son turbinas de gas auxiliares, generadores a diésel o, si las hubiera, plantas nucleares que ajustan constantemente su salida de energía por “carga extra” (load-following). La “carga extra” puede funcionar una vez que la proporción de generación nuclear sobre la eólica más la solar sea grande y suficiente. En caso contrario, la única opción es importar electricidad de otro lugar, en el supuesto de que esté disponible cuando sea necesaria, o almacenar parte de la producción de fuente eólicas y solares e inyectar electricidad almacenada de vuelta a la red, cuando su producción caiga. La opción más frecuente es el uso de baterías -y muchas.

Segundo:  el problema es la baja densidad energética de las fuentes eólicas y solares. El viento, dejando de lado los huracanes y los tornados, es una forma difusa de energía que requiere de grandes espacios para su “recolección”. Esto mismo sucede con el Sol en la superficie de la Tierra.

En comparación con las plantas nucleares o las termoeléctricas de última generación, las fuentes eólicas y solares requieren de centenares de veces más unidades individuales, áreas centenares de veces mayores de terreno y decenas de veces más acero, concreto y otros materiales para producir un promedio determinado de electricidad de salida.

Lo mismo sucede con el uso de la tierra. Michael Shellenberg, un ambientalista convencido que se convirtió en defensor declarado de la energía nuclear comparó el área de terreno necesaria para un determinado grado de producción de energía por plantas nucleares, granjas eólicas y parques solares típicos en varios países.

Dos ejemplos de los Países Bajos: la planta nuclear de Borsella ocupa cerca de 0.16 kilómetro cuadrado de terreno y genera 3.36 mil millones de kilovatios-hora (kWh) de electricidad al año, mientras que el Parque Eólico Marítimos Gemini ocupa 68 kilómetros cuadrados y produce 2.6 mil millones de Kwh. La planta nuclear produce 570 veces más por unidad de área que el parque eólico y 370 más que parque solar Sunport Delfziil.

En Corea del Sur, el factor medio fue de 625 veces a favor de la energía nuclear, contra la energía eólica terrestre y 468 veces superior a la solar. Los números en otros nueve países examinados son similares.

Obsérvese también que las turbinas eólicas degradan la calidad de vida de las personas que sufren la desdicha de vivir en sus proximidades. El ambientalismo irracional, irónicamente, ha sido la causa de una destrucción sin precedente del paisaje natural.

Eso tuvo efectos imprevistos. En Alemania, la resistencia de las poblaciones locales paralizó la expansión de la energía eólica. Y los grandes parques solares tampoco son muy populares que digamos.

No cabe duda de que las fuentes eólicas y solares son tecnologías maduras que tienen un papel importante que desempeñar como fuentes de energía complementarias en situaciones específicas. Pero, en lo que toca a la economía del uso a gran escala, el cabildo de los intereses comerciales vinculados a la energía eólica y solar -hoy mucho mayor que lo que nunca fue el cabildo nuclear- ha hecho todo los posible para ocultar los hechos reales a la opinión pública.

Por ello somos informados constantemente de que el costo de la energía eólica y solar han caído espectacularmente y que son las fuentes de energía más económicas.

El sentido común y las tarifas de la electricidad en California, Alemania y Dinamarca -que aumentaron mucho con las energías renovables- cuentan una historia distinta, como también lo hacen muchos estudios independientes. Veamos, por ejemplo, el minucioso estudio de Gordon Hughes, de la Universidad de Edimburgo, “Wind Power Economics -Rethoric & Reality” (Economía de la energía eólica -retótica y realidad).

Los costos reales de la energía eólica y solar están oscurecidos por tarifas subsidiadas, créditos de energía renovable, créditos fiscales de producción, descuentos de títulos verdes, depreciación acelerada, exenciones de impuestos sobre propiedades y créditos fiscales.

Las de energías de combustibles fósiles que compiten con ellas son “castigadas” con la imposición de impuestos al carbono, además de que los proveedores de la red dan preferencia a las energías renovables en el momento de la compra de electricidad (véase el capítulo 3 del excelente libro Electrifying Our World, del cofundador de ThorCon, Robert Hargraves).

Hay que tener en cuenta también que los costos reales de la energía solar y eólica incluyen las inversiones necesarias para integrarlas a una red nacional de energía construido para atender la demanda de forma confiable. Un escenario de energía “100 por ciento renovable” significa transformar un vasto sistema eléctrico construido para operar con combustibles fósiles estables y, posteriormente, plantas nucleares.

En la conferencia Windpower 2019, Dan Shreve, jefe de análisis global de Wood MacKenzie Power and Renewables, afirmó que alcanzar el 100 por ciento de energía renovable exigirá duplicar el largo de las líneas de trasmisión eléctrica de alta tensión de Estados Unidos.

Esto significa la construcción de más de 320 mil kilómetros de nuevas líneas de trasmisión. Estados Unidos necesitará, además, de enormes cantidades de capacidad extra de almacenamiento de electricidad. ¿Cuánta electricidad tendría que almacenarse en pilas y otros mecanismos de almacenamiento para garantizar que las luces no se apaguen cuando oscurezca y cuando el viento cese?

Esta es una pregunta complicada, pero vale la pena mencionar algunas opciones en general.

Willem Post, ingeniero retirado y escritor frecuente de asuntos de energía, aborda el problema: “De acuerdo con datos meteorológicos, Estados Unidos tienen calmas eólico-solares de varios días, que abarcan por lo menos 25 por ciento del área terrestre. Ocurren en momentos aleatorios a lo largo del año. Una calma se define como 15 por ciento de la producción normal de electricidad para esa época del año”.

La estimación de cuánta electricidad tendría que ser abastecida por los sistemas de almacenamientos para compensar la pérdida de energía eólica y solar durante la calma de un día es de 67 mil millones de kWh.

Para efectos de comparación, la pila de un auto eléctrico Tesla modelo S puede almacenar 85 kWh. Con este número como divisor en la estimación, tenemos el equivalente a 788 millones de pilas Tesla S totalmente cargadas.

El fundador de Tesla, Elon Musk, prometió que los costos de almacenamiento de la pila caerán a los 100 dólares por kWh -30 por ciento menos que el costo actual. Esto quiere decir que el costo estimado por Post sería de 6.7 billones para el primer conjunto completo de pilas. Esperemos que no se tengan que sustituir con frecuencia.

Los resultados de un estudio mucho más elaborado fueron presentados el año pasado en la revista de ingeniería Bridge. Los autores utilizan datos para la carga horaria de electricidad y las condiciones climáticas de siete condados de Nueva Inglaterra, Estados Unidos, durante 2018; elevaron la capacidad eólica y solar para que correspondiera al consumo anual de energía. El estudio tuvo en cuenta todo el régimen de funcionamiento del sistema de fuente y de almacenamiento, que presenta fuertes variaciones estacionales.

Los autores llegaron a una estimación de 14 mil millones de kWh para la capacidad de almacenamiento de electricidad necesaria para garantizar un abastecimiento confiable para Nueva Inglaterra en un escenario de “100 por ciento eólico y solar”. Si extrapolamos esta estimación a todo Estados Unidos -cuyo consumo de electricidad es 35 veces mayor, tendremos la colosal cifra de 490 mil millones de kWh.

La verdad es que la dimensión real de la capacidad de almacenamiento necesaria sería mucho menor que la que sugiere tal extrapolación, pues, entre otros factores, el clima y las condiciones meteorológicas difieren bastante entre las regiones de Estados Unidos.

Hay que agregar que la construcción de 320 mil kilómetros de nuevas líneas de trasmisión, conforme a lo mencionado arriba, permitiría el transporte constante de electricidad de ida y vuelta en todo el país, de acuerdo con el tiempo meteorológico y la hora del día.

Pero, sea cual fuere el costo de los millones o de miles de millones de pilas, la sóla perspectiva de una nación que deposita toda su seguridad energética en fuentes de energía en fuentes energía intermitentes, dependientes del clima y del tiempo, debe asustar a cualquier persona sensata.

En cuanto a esto, algunos activistas climáticos, como David McDermontt Hughes, están proponiendo una solución mucho más barata y rápida: abandonar el objetivo tradicional de proporcionar un abastecimiento de energía confiable para atender las demandas de la sociedad; en lugar de eso, propone que la población adapte su consumo a la oferta disponible.

De acuerdo con esta prescripción, la población estadounidense debería sencillamente aceptar los racionamientos y las interrupciones de energía, como, por desgracia, todavía es común en los países pobres. Para sus proponentes, este sería el precio que pagar para evitar el apocalipsis climático.

*MSIA Informa

Foto: Myriams-Fotos

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