‘Y sin embargo se mueve’. Por qué el EROI de las energías renovables puede ser más alto que el de los fósiles [*]

“Eppur si move” (Sin embargo, se mueve). Se dice que Galileo pronunció estas palabras después de haber sido condenado por apoyar el modelo heliocéntrico del sistema solar. Las nuevas ideas tardan en ser aceptadas y, a menudo, la resistencia contra ellas es tenaz. Esto es especialmente cierto cuando las nuevas ideas cambian un paradigma existente. Fue el caso del modelo heliocéntrico; puede ser el caso de las tecnologías de energía renovable. Hasta ahora, se han considerado poco más que juguetes para los verdes, pero ahora nos enfrentamos a un cambio radical de paradigma: es posible que puedan hacerlo mejor, incluso mucho mejor que los combustibles fósiles. Eso está lejos de ser seguro, por supuesto, pero es lo que surge de los datos y los cálculos. Y si resulta ser cierto, nuestro futuro será completamente diferente de lo que pensamos que sería.

La idea de que la energía renovable puede proporcionar un mejor rendimiento energético (EROI) que los fósiles a menudo se encuentra no solo con escepticismo; como sería normal para una hipótesis aún no probada. Se ve como absurdo, imposible, increíble, extraterrestre y peor. Si lo menciona en la discusión en las redes sociales, corre el riesgo de ser insultado, regañado, acusado de malas intenciones y cuestionada su cordura mental. Me pasó con los comentarios en mi post anterior ^[1]. 

Es comprensible que los cambios radicales en los paradigmas molesten a las personas, preocupándolas e incluso enojándolas. Sucedió con la visión heliocéntrica del Sistema Solar en la época de Galileo, y si resulta que la energía renovable es una tecnología superior a los combustibles fósiles, entonces es un cambio de paradigma aún mayor. Ya sabes lo profundamente que los combustibles fósiles cambiaron el mundo. Las energías renovables pueden tener efectos similares, aunque de diferentes maneras. 

Ahora, no me haga decir que el EROI más alto de las energías renovables es una verdad establecida. No lo es. Pero por los datos que tenemos, sospecho que podría serlo. En cualquier caso, seguramente es una idea que bien vale la pena explorar. Para una visión a largo plazo, puede ver un artículo mío . Aquí, trataré de discutir algunas pruebas disponibles que favorecen esta posibilidad. 

El punto central de esta discusión es un artículo de Murphy et al. , quien volvió a examinar los datos disponibles sobre el EROI de las fuentes de energía, asegurándose de que las evaluaciones se realizaran en condiciones comparables. Es decir, garantizar que el rendimiento se comparara en el «punto de uso» (POU) en lugar de en la «boca del pozo», lo que daría una ventaja injusta a los combustibles fósiles. Las renovables producen directamente energía utilizable, a diferencia de los combustibles fósiles que, tras ser extraídos, necesitan ser procesados ​​en combustibles y convertidos en energía útil en motores térmicos ineficientes. 

Los datos presentados por Murphy et al. indican que el EROI de la energía fotovoltaica puede ser unas cinco veces mayor que el del petróleo crudo. Por supuesto, todos los datos y su interpretación están afectados por incertidumbres. Entonces, permítanme proponer algunas pruebas adicionales que van en la misma dirección. 

Una consecuencia obvia de un EROI alto para una tecnología es que espera que crezca rápidamente. Es el mismo mecanismo de interés compuesto que genera un crecimiento exponencial en el rendimiento de una inversión financiera. Este crecimiento es proporcional al retorno de la inversión (ROI), el equivalente financiero de EROI. En última instancia, en nuestro sistema económico, la energía vale dinero y una tecnología que tiene un buen rendimiento energético también tiene un buen retorno de la inversión, por lo que esperamos que crezca rápidamente. (*)

En este punto, no hay duda de que las energías renovables están creciendo rápidamente; muy rápido, especialmente para la energía fotovoltaica. Aquí están las curvas de crecimiento actuales de la energía fotovoltaica (de «Nuestro mundo en datos»).

La producción de energía fotovoltaica está creciendo a una tasa aproximadamente exponencial de alrededor del 25% anual, lo que lleva a duplicarse cada tres años. En realidad, la tasa ha estado más cerca del 35% durante los últimos años, con un tiempo de duplicación tan bajo como dos años. La energía fotovoltaica crece más rápido que cualquier otra tecnología renovable moderna; todo el sector está creciendo a un 16% anual. 

Pero, ¿qué tan rápido debe crecer la energía fotovoltaica para demostrar que tiene un EROI más alto que los fósiles? Como mínimo, debería crecer más rápido, y lo hace. Echemos un vistazo a los datos de la producción mundial de petróleo:

Durante el apogeo de la era del petróleo, en las décadas de 1950 y 1960, la producción se duplicaba cada 8 o 10 años, lo que corresponde a una tasa de crecimiento del 7% al 8% anual. Mucho más lento de lo que lo está haciendo la FV hoy en día. 

Podemos realizar la misma evaluación para otras tecnologías energéticas. En la década de 1970, la energía nuclear tuvo un tiempo de duplicación de poco más de 2 años. Lo que significa un crecimiento del 25% anual. Para el carbón, a fines del siglo XIX, la producción se duplicó en no menos de 20 años. Finalmente, la biomasa para la producción de energía nunca creció a tasas elevadas ni produjo cantidades de energía comparables a las de las energías renovables. 

En general, estos datos indican una proporcionalidad cualitativa de la tasa de crecimiento de una tecnología con su EROI. La tasa de crecimiento más rápida se observa para la FV, de acuerdo con las propuestas de Murphy et al. para una TRE de alrededor de 20 en promedio. La energía nuclear también se ajusta a esta interpretación con un EROI alto informado por Murphy et al., pero para una vida útil de la planta mayor que la de la energía fotovoltaica. Murphy informa que el POU EROI del petróleo es de alrededor de 5; y eso encaja con la tasa de crecimiento más lenta. Tenga en cuenta que el EROI en la boca del pozo puede haber sido alto en la década de 1960: más de 30; pero el POU EROI pudo haber sido similar al actual. Sobre el lento crecimiento de la producción de energía de biomasa, encaja con los datos que indican un EROI bajo. En cuanto al carbón, la proporcionalidad parece haberse perdido, ya que el carbón puede haber tenido una EROI grande. Pero los datos de hace más de cien años no se pueden comparar con los de nuestro tiempo. 

Al final, creo que la principal evidencia de la alta eficiencia de las energías renovables es este gráfico que proviene de datos recientes de Bloomberg, (Figura de R. Craig).

Verá cómo, por la misma inversión, la energía renovable crece rápidamente (16 % de media, 35 % para la fotovoltaica), mientras que la producción de combustibles fósiles crece muy lentamente, si es que lo hace. 

Estos datos respaldan firmemente la idea de que las energías renovables, y la fotovoltaica en particular, tienen un EROI más grande, en realidad mucho más grande que los combustibles fósiles. Eso parece ser cierto para la situación actual, pero la pregunta es por cuánto tiempo el crecimiento de las energías renovables puede mantener este EROI alto y seguir creciendo. En algún momento, la curva necesariamente comenzará a aplanarse, como ya sucedió con el petróleo y la energía nuclear. Los límites de la disponibilidad de energía solar están lejos, pero los cuellos de botella de los recursos minerales son posibles e incluso probables. Estos cuellos de botella tendrían el efecto de aumentar los costos de energía de la nueva planta y causar que su EROI se desplome. Además, no deben descartarse los factores políticos. La energía nuclear estaba creciendo rápidamente en la década de 1960, y se podría haber pensado que pronto reemplazaría a los combustibles fósiles. De hecho, la gente hablaba de la próxima «era nuclear». Pero la tecnología fue eliminada principalmente por factores políticos y estratégicos. (Hoy, para hacer exactamente eso).  ¿Cuánto tiempo necesita la curva para seguir creciendo? Ahora mismo, la eólica y la solar producen unos 3.500 TWh al año, un poco más del 2% de la energía primaria mundial  (unos 160.000 TWh/año). En realidad, no necesitamos aumentar la producción a tal nivel. Teniendo en cuenta las pérdidas al convertir los combustibles fósiles en energía y las diversas ineficiencias de la infraestructura actual,  Jacobson estima  que no necesitamos más de la mitad para satisfacer la demanda actual. Incluso con 50.000 TWh, nuestra civilización sobreviviría, aunque bastante maltrecha. Sin embargo, es una subida empinada a la que nos enfrentamos, de aproximadamente el 5% al 100%.  (Para una estimación más cuantitativa, vea  este artículo mío con Sgouridis y Csala). ¿Podemos hacerlo? Es un reto de lucha, pero no imposible. Con las tasas de crecimiento actuales, las energías renovables podrían alcanzar el 100% de lo que necesitamos en una o dos décadas.  

El futuro, como siempre, es oscuro. Pero tenemos una de esas oportunidades que ocurren una vez en la vida (¡la vida de una civilización!).  

(*) Ninguna tecnología energética puede iniciar su crecimiento tirando de sus propios hilos. Al principio, necesita el apoyo de la energía de una tecnología ya establecida (es lo que llamamos «el paradigma del sembrador»). El carbón creció con la madera y la energía humana, el petróleo creció con el carbón y, en la actualidad, las energías renovables están creciendo utilizando la energía producida por el petróleo y el gas.  La capacidad de una tecnología para crecer sobre sí misma aparece solo cuando ha alcanzado una fracción significativa de la producción total; depende del EROI, y solo las tecnologías con un buen EROI pueden llegar a esta etapa. Seguramente, la EROI de las renovables es más que suficiente para que se mantengan.

Fuente: [*] 05.06.2023, desde el blog de Ugo Bardi “The Sunflower Paradigm” (“El Paradigma del Girasol”), autorizado por el autor.