Publicación mensual de la Fundación "Consejo para el Proyecto Argentino"              Año XXXIV

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RENOVABLES

ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS FUENTES

NO TODA LA ENERGÍA ES IGUAL

Distintas formas de analizar su conveniencia

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Desde que comenzamos a incorporar la idea de la descarbonización de la economía en la planificación energética y distintas formas de evaluar a las fuentes energéticas, es necesario desarrollar comparaciones válidas. Y existen varios ángulos que se combinan para hacer estos estudios y tal vez adoptar con ellos decisiones adecuadas.


Costo del kW instalado

Una forma bastante usual es por el "costo" de la unidad energética instalada. En todo análisis que se haga además, del precio del kW instalado hay que considerar variaciones, como el contexto en que se llevan a cabo las obras y sobre todo la planificación estratégica de las prioridades, la transparencia de los procedimientos de contratación y las regulaciones que se emplean. También si se respetan o no los plazos de construcción normales y del tipo de financiación.

Por ejemplo, una central nuclear que funcionará durante 60 años, puede oscilar entre 5000 y 8000 millones de dólares por cada 1000 MW instalados. Una central a carbón 2000 a 3000 millones de dólares por cada 1000 MW. La energía eólica cuesta 750 millones por cada 1000 MW y la solar fotovoltaica 1200 millones de dólares.

A diferencia de las plantas térmicas, las nucleares con poca cantidad de combustible obtienen grandes cantidades de energía. Esto supone un ahorro en materia prima pero también en transportes, extracción y manipulación del combustible nuclear. El coste del combustible nuclear (generalmente uranio) supone apenas el 20% del coste de la energía generada.

Pero esta cuenta, no considera la capacidad de producción o factor de carga de otras energías como la eólica y la solar, en general muy bajas como veremos más adelante. Esto es el porcentaje de tiempo en que la planta genera energía a su máxima potencia durante todo el año (muy alto en la nuclear y en la térmica) y otros costos relacionados como la "huella de carbono" que dejan en la atmósfera.

Huella de Carbono

Así, para extraer petróleo se ha medido una huella de carbono promedio de 2,7 kg de CO2 por cada litro de gasolina. Si la extracción del crudo requiere de la inyección de vapor, la huella aumenta un 20%. Para la fracturación hidráulica (fraking) es todavía mayor además del uso intensivo del agua. La Universidad de Cornell calculó que el petróleo y gas no convencional extraido por medio del fraking dejará en 20 años una "huella de carbono" superior a la dejada por la quema de carbón en toda la historia de la humanidad.

Los biocombustibles también tienen su "huella". Por ejemplo, el etanol obtenido a partis del maíz emite 2,7 kg CO2/litro, mientras que el biodiésel de soja emite 1,4 kg. Aunque en el caso de los biocombustibles, muchos ambientalistas sostienen que es mucho más, porque deben considerarse las emisiones adicionales que se producen en la fase de agricultura. 

Por otra parte, aun dentro de las energías consideradas "verdes" hay importantes "huellas". Para fabricar todos los componentes de una planta fotovoltaica, se emitirán 34,3 gr CO2 por cada kWh de energía eléctrica generada. Es llamativo que la construcción de una central térmica a base de combustible fósil, deje una huella 3 veces menor. 

La comparación varía cuando producen. Porque la fotovoltaica entrega electricidad directa sin agregar CO2 adicional, mientras que la central térmica al quemar combustibles emitirá gran cantidad de CO2. Si se usa gas natural se producen 436 g/kWh adicionales (en una central de ciclo combinado) y con carbón 915 gr/kWh. 

Recuperación del Capital

Otros análisis a incluir tienen que ver con el tiempo que la planta tardará en devolver el dinero invertido.

Este cálculo claramente depende de las tarifas que se pague por la energía producida. 

Siguiendo con el ejemplo de una central fotovoltaica en la que hay una elevada inversión inicial (mayormente apoyada en subsidios) se amortiza en 7 a 10 años, dependiendo de su ubicación.  Una eólica, 8 a 11 años. Las geotérmicas 9 a 12 años. Una nuclear 20 años, pero las térmicas convencionales en 6 a 7 años.

Tasa dd rendimiento

Otra medida es tasa de conversión.

La energía se convierte (no se genera) y se hace con un grado de eficiencia muy pobre (con muchas pérdidas en calor). Una central eléctrica térmica (carbón o petróleo) tiene una eficiencia del 30%. Además, las líneas de transmisión y distribución eléctrica pierden cerca del 10%. Las pérdidas sucesivas de la cadena de transporte y conversión hacen que el uso de energía generada en un lugar y transportada a otro sea muy ineficiente. Lo mejor es generarla en el lugar en que se consume (generar para el consumo propio).
En 1970, una turbina que generaba energía eléctrica desde gas natural, requería cerca de 4000 kilocalorías por cada kWh generado. Hoy requiere 2500 kcal/kWh y con ciclo combinado (turbina de vapor y gas en serie para aprovechar los gases calientes) requiere solo 1500 kcal/kWh. La eficiencia es uno de los indicadores de la bondad de una máquina. Incluso el concepto puede ser usado para los alimentos: de cada 10 unidades de energía en combustible fósil usado para producir alimentos solo una unidad en promedio llega como producto comestible a la mesa del consumidor. El resto se pierde durante la producción, transporte y distribución. La eficiencia en las energías renovables puede tener otro tipo de implicancias. Una celda fotovoltaica tiene una eficiencia de conversión de radiación en electricidad entre 10 y 40%, dependiente de su estructura interna. Y esto impacta en la superficie necesaria que debe ocuparse para producir la misma cantidad de energía.
5. Tasa de Retorno Energético (TRE)
Este indicador que permite una comparación entre todas las fuentes de energía. Se define como la relación entre la cantidad de unidades de energía producidas por cada unidad invertida. El petróleo tiene hoy día un TRE cercano a 10; se obtienen 10 unidades de energía por cada unidad de energía invertida. La energía eólicUn ejemplo clásico de TRE es la explotación de yacimientos de petróleo. Se ha calculado que hacia 1850, en Estados Unidos por cada litro de petróleo invertido se obtenían cerca de 100. Los primeros yacimientos tenían petróleo de alta calidad a escasas profundidades, en lugares accesibles y fáciles de explotar. Pero durante la Segunda Guerra Mundial fue necesario extraer petróleo a mayor profundidad y en lugares aislados. La TRE hacia 1970 había bajado a 20-40 y en el 2005 a 10-15. En otras palabras, la TRE del petróleo es decreciente (por ser un recurso no renovable) y lo es aún más con las técnicas no convencionales (pizarras bituminosas o alquitranes pesados) donde nos encontraríamos en valores de 5-10. Las nuevas reservas requieren gran cantidad de energía para su manipulación en las rocas en el que están embebidas. Una conclusión muy aceptada es que: "el agotamiento del petróleo no se producirá cuando las reservas lleguen a cero, sino cuando el coste energético de la extracción sea igual al contenido energético de dichas reservas". Podríamos decir que se extrajo en toda la historia una fracción ínfima (¿1%?) de todo el combustible fósil existente, pero la amplísima mayoría esta tan disperso e inaccesible que no se puede extraer.
La TRE de la energía eólica se calcula como la energía eléctrica generada en toda la vida útil de una turbina eólica, dividida por la suma de las energías requeridas para construir la máquina. Se considera además, la infraestructura, el mantenimiento y el desmantelado al final de la vida útil. Así calculada, la TRE de la energía eólica varía de 5 a 80, con una media de unas 20 veces. El rango de dispersión es natural debido a la dependencia geográfica donde se instala. La TRE eólica es proporcional al tamaño del generador y los más grandes y eficientes obtienen valores muy altos. En cambio, la generación de energía desde el etanol, producido desde cultivos agrícolas como el maíz, tiene una TRE cercana a la unidad. Investigaciones recientes indican que potencialmente puede alcanzar una TRE de 5. Pero, el más serio inconveniente es que la producción de maíz compite con la alimentación. Siendo la agricultura la principal culpable de la deforestación, seguramente la huella de carbono que deberíamos atribuir al etanol es muy alta. En suma, demos gracias a que el petróleo está allí, sin un costo de fabricación y listo para ser usado, porque de lo contrario nuestra sociedad no existiría tal cual la conocemos.a tiene un TRE cercano a 20 y la fotovoltaica inferior a 10


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