Energía demasiado barata para medirla. Un comentario de Christian Breyer sobre el futuro de las energías renovables [*]

Esa es una fotografía que tomé hace unos días del Sol poniéndose detrás de la chimenea de una casa en el centro de la Toscana. El sol es la principal fuente de energía para nosotros y ¡es gratis! Demasiado barato para medir.

El año pasado publiqué una entrada en el  blog «El Paradigma del Girasol» donde hablé del Sol como una «planta nuclear en el espacio», la encarnación del viejo concepto de «energía demasiado barata para medirla» que se expresó durante la euforia de la era nuclear, en la década de 1950.

El bajo coste de la actual generación de energía solar y eólica permite volver a ese viejo concepto. No necesitamos preocuparnos por los complejos, costosos y peligrosos reactores nucleares en la superficie de la Tierra. Podemos utilizar una planta de fusión nuclear ubicada en el espacio: el Sol. Funciona, ya está ahí, no cuesta nada y ahora contamos con buenas tecnologías para convertir la energía que genera en electricidad. Es energía barata. Todavía no es «demasiado barata para medirla», pero avanzamos en esa dirección. Mire estos impresionantes datos:

Desafortunadamente, muchas personas (incluidos líderes de opinión y tomadores de decisiones) parecen haber entrado en un bucle psicológico negativo que los empuja a negar la utilidad de las energías renovables y esperar milagros imposibles, sabiendo que no llegarán. Es discutido, entre otros, por Glenn Albrecht en su libro «Earth Emotions», donde dice:

«Cuando la vida se vuelve intolerable y parece no haber salida, nos llaman la atención las oraciones y la esperanza desesperada de un final definitivo, para que podamos empezar de nuevo. Los no creyentes en la religión del «éxtasis» simplemente se entregan a la euforia del desastre, toman drogas y bebe más».

Entonces, pensé que a los lectores de este blog les podría interesar el comentario sobre el concepto que propuse que recibí de Christian Breyer.

Sobre este Christian: es profesor de Economía Solar en la Universidad LUT, Finlandia, uno de los investigadores más destacados en el campo. Este es su comentario, publicado con su amable permiso y con algunas ediciones menores para mejorar la claridad.

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Christian Breyer escribió:

Ugo, antes que nada, muchas gracias por tu iniciativa.

Personalmente, no me gusta mucho la expresión «energía de fusión», ya que tiene un legado de promesas de décadas de antigüedad sin ninguna relevancia para la realidad debido a fallas continuas. ¿Por qué la energía solar debería ser rebajada con tan mala reputación? Puede que esto sea sólo mi opinión personal, ya que el «poder de fusión» (en la Tierra) es una bonita ilusión y, en definitiva, una gran investigación para la física de altas temperaturas en sus límites y la respectiva ciencia de materiales, pero no tiene relevancia para el suministro de energía. En caso de que tenga éxito, entonces estaría disponible en un momento en que el sistema energético global (solar y eólico) haya ayudado a sobrevivir a la emergencia climática. En cualquier caso, con todas las estimaciones de costes al día de hoy para una tecnología inexistente, parece que no es nada competitiva, ya que un sistema de energía 100% renovable, basado en gran medida en solar y eólica, costará lo mismo o menos.

Como físico, estoy totalmente de acuerdo en que tienes razón ? y que el poder de fusión de nuestro Sol es el camino a seguir (entre otras soluciones). Puede haber otro malentendido menos útil: las plantas de energía solar en el espacio para enviar energía a la Tierra (energía solar espacial). Esta opción se discute muy bien de vez en cuando, pero hay muchas posibilidades de que nunca se introduzca, en general, finalmente debido a los costos (más altos que en la Tierra) y el riesgo de destrucción debido a toda la basura que circula en las órbitas y los ataques debido a guerra (ahora mismo aprendemos que la amenaza nuclear en la guerra no es una teoría sino una realidad brutal).

Estamos ahora en el año 47 de investigación de sistemas de energía 100% renovables. Lo siguiente es realmente importante:

Demanda de carga base:

Existirá mientras una civilización siga usando electricidad.

Demanda de generación base:

Es algo del pasado de un sistema de energía nuclear fósil que NO es necesario en un sistema energético basado en energía solar y eólica y opciones de tecnología moderna que utilizan flexibilidad, que está disponible en grandes cantidades y que NO compromete en absoluto los servicios energéticos.

(Por ejemplo, se muestra aquí: 

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360544221007167

Con más detalle conceptual aquí:

https://www .sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261920316639 ,

o aquí: 

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S036054421831288X ).

Los análisis de los sistemas energéticos modernos se realizan en resolución horaria con datos meteorológicos reales y datos de demanda reales, de modo que se puede comprobar fácilmente cómo se debe diseñar un sistema de forma que funcione correctamente en todas las horas del año.

Para aquellos que todavía piensan que la generación básica sería imposible (o necesaria), incluso hemos preparado un artículo científico en el que se demuestra esto sobre la base de la energía solar y eólica (https://doi.org/10.1016/j.jclepro .2019.118466). El estudiante de doctorado no podía entender por qué se debería publicar una «tontería» como la generación de bases, ya que en las publicaciones científicas más modernas se ha demostrado en cientos de artículos que no es necesaria. Sin embargo, para los debates sobre el tema, ayuda mostrar que no será necesario, pero incluso eso podría hacerse (por cierto, a un costo sustancialmente menor que la nueva energía nuclear…).

Esto también se analiza y se integra en una revisión temática sobre la investigación de sistemas de energía 100% renovable publicada recientemente (un poco más a continuación): 

https://ieeexplore.ieee.org/document/9837910.

RethinkX:

Tenga en cuenta que el enfoque demasiado simplificado de Seba et al. es peligroso y sólo tiene sentido para aquellos que tienen poca idea sobre un sistema energético real. ¿Por qué?: Un sistema energético basado en baterías solares-eólicas (y nada más) NO es estable y NO funcionará para un suministro eléctrico ininterrumpido. 

Recomiendo encarecidamente publicar las ideas de RethinkX en una revista científica, para que todas las limitaciones de la simplificación excesiva se hagan transparentes.

La revisión de la literatura sobre TRE en el documento vinculado Earth4All es muy buena y vale la pena leerla. El impacto fundamental de las tasas de aprendizaje está bien presentado, PERO un sistema energético real es MUCHO más complejo de lo que indica la simplificación excesiva.

Se acerca un enfoque más realista, ya que alrededor del 90% de toda la electricidad podría provenir de energía solar y eólica, y alrededor del 95% de todo el almacenamiento podría provenir de baterías, como se muestra en este documento (https://www.nature.com/ artículos/s41467-019-08855-1), PERO, la falta de discusión sobre la diferencia al 100% es la razón por la que los escépticos pueden

creer que un sistema solar y eólico no funcionaría (… “en horas de falta de sol y viento”). Una variedad de soluciones más pequeñas permite una solución 100% renovable estable y de bajo costo. El tan discutido acoplamiento sectorial (también llamado sistema energético inteligente) ocupa un lugar destacado y reduce aún más el coste del sistema energético. Nuevamente, más elementos para reflexionar y referencias en el artículo de revisión temático vinculado anteriormente.

Perspectivas:

No quiero ser pesimista, hay muchos indicios que auguran un futuro brillante.

En un artículo de revisión reciente, investigadores de 15 universidades (varias están aquí en esta lista) han resumido el estado del arte de la investigación de sistemas de energía 100% renovable:

https://ieeexplore.ieee.org/document/9837910 (resumen de las raíces de la disciplina, desarrollo de publicaciones, estudios globales relevantes, críticas periódicas y la respuesta [EROI, materiales, variabilidad, costos, etc.] y una perspectiva de la investigación) – Se proporcionan más de 400 referencias para lectura adicional y se agrega el conocimiento de varios investigadores clave en el campo, lo que también representa a los 5 equipos con la mayor cantidad de artículos publicados en el campo, mientras que el énfasis fue alto para ser lo más inclusivo y equilibrado posible cuando se trata de tecnologías, enfoques, discursos y temas específicos de relevancia.

Tenemos todos en nuestras manos para crear una civilización verdaderamente sostenible, ya que por primera vez los humanos tenemos la tecnología y los medios para hacer posible un mundo de riqueza energética para todos los humanos para finales de este siglo. Esto implica incluso la reducción de CO₂ en la atmósfera, ya que sería energéticamente asequible y viable de forma sostenible (aunque no con BECCS). Parece que no habrá ningún obstáculo fundamental mientras se utilicen recursos renovables (sostenibles) y una economía circular sea la base de nuestras actividades.

Saludos cordiales,

Christian

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Fuente: 28.08.2023, desde el blog de Ugo Bardi “The Sunflower Paradigm (“El Paradigma del Girasol”), autorizado por el autor.