domingo, 11 de mayo de 2014

Explorando los límites de la energía eólica (I)

En poco más de una década y media la energía eólica lo ha petado a nivel mundial. Lo ilustra el gráfico siguiente. Es cierto que, aunque no se muestra (los datos aún no están disponibles en la fuente que he consultado), el ritmo de crecimiento se ha ralentizado bastante a partir de 2013 y en ese año debió rondar el 12%. Pero el avance desde finales de los noventa ha sido espectacular, con un crecimiento medio anual del 27% entre 1996 y 2012.
Gráfico 1. Evolución de la potencia instalada y tasas de crecimiento anual de la energía eólica mundial. Fuente: elaboración propia a partir de datos de BP 2013.

Con todo, en 2012 la eólica supuso sólo el 2,3% de la generación eléctrica mundial y el 0,3% del consumo total de energía primaria (según datos de BP 2013). Es decir, una fracción bastante exigua en términos globales. En estos tiempos en los que tanto se habla de la necesidad de reducir el uso de combustibles fósiles para moderar el calentamiento global y tan poco de la necesidad de hacer lo mismo simplemente porque cada vez son más escasos y más caros, uno se pregunta hasta dónde puede llegar la contribución de la energía eólica en un futuro energético "post-carbono".

Empecemos por constatar que el desarrollo de la energía eólica ha sido hasta ahora muy desigual entre unos países y otros. El gráfico 2 muestra los 20 países con mayor penetración eólica en la generación eléctrica según datos de 2012. Europa lidera claramente: 9 de los 10 primeros son países europeos y sólo 4 no europeos se cuelan entre los 20 primeros. Entre los europeos detacan los PIIGS: los 5 están entre esos 10 primeros puestos, con Portugal, España e Irlanda en unos destacados 2º, 3er y 4º respectivamente. Una pista sobre las motivaciones de los PIIGS para impulsar fuentes de energía alternativas se puede encontrar en este otro artículo. Con todo, Dinamarca es la indiscutible medalla de oro.
Gráfico 2. Fracción eólica de la generación eléctrica de 2012 por países. Se presentan los 20 países con valores más altos, en orden decreciente. Fuente: elaboración propia a partir de datos de BP 2013.

A la vista del gráfico 2 uno puede plantearse que alcanzar el 34% de generación eléctrica global a partir de energía eólica es un objetivo viable a no muy largo plazo: los daneses ya lo han hecho y han tardado algo así como dos décadas. Veamos qué pasa si hacemos unas proyecciones sencillas de los datos disponibles. Para empezar supongamos que durante las próximas décadas la generación eléctrica mundial va a crecer al 3% anual. Este ritmo es consistente con el observado en los años 1996-2012 y es necesario si queremos plantearnos un escenario mínimamente halagüeño en cuanto a prosperidad material futura: la población crece (>1%), los países emergentes quieren acercarse al nivel de los países más desarrollados y la electrificación avanza por los países menos favorecidos. Pues bien, entonces el objetivo de 34% de generación de origen eólico también ha de crecer al 3% anual. Esta es la línea roja en el gráfico 3.

Supongamos también que el ritmo de despliegue de la energía eólica observado entre 1996 y 2012 (27% anual en capacidad instalada) se puede mantener durante los próximos años. Si la generación eólica crece proporcionalmente a la capacidad instalada*, tenemos la línea verde del gráfico 3. Según esta proyección, el "objetivo Dinamarca" se alcanzaría ni más ni menos que en 2025, con una producción eólica equivalente a 1,33 TW de potencia continua (unos 11.700 TWh). El Global Wind Energy Council (GWEC) publica en su web una previsión que está en línea con este crecimiento: en 2020 entre el 8 y el 12% de la generación eléctrica podría ser de origen eólico (en la línea verde es el 12,4%).

Esta proyección, sin embargo, puede ser demasiado optimista. Como ya he dicho más arriba, el ritmo de crecimiento de la capacidad eólica se ha reducido a partir de 2013 a alrededor del 12% anual (en España se ha detenido). No me parece inverosímil que las tasas de crecimiento tan elevadas de los últimos años no se recuperen. Al fin y al cabo los mayores crecimientos corresponden a países ricos (algunos especialmente ricos, como Dinamarca, ver gráfico 2) y favorecidos en cuanto a abundancia del recurso eólico, y se han producido sobre todo en años de bonanza económica en los que no parecía faltar capacidad de inversión (ver gráfico 1). Si suponemos que finalmente el crecimiento eólico se mantendrá al nivel del último año, un 12% anual, tenemos la línea azul del gráfico 3. En este supuesto, el "objetivo Dinamarca" se alcanza en 2044, con una producción eólica equivalente a 2,24 TW de potencia continua (unos 19.600 TWh). Admito que el año 2044 está suficientemente alejado como para poner en entredicho la sensatez de casi cualquier proyección simplona como esta, pero aun así, me la quedo como referencia para concluir. Si nos ponemos las pilas, tal vez podríamos alcanzar el 34% de electricidad de origen eólico hacia 2025. Si no, podría demorarse décadas o no llegar nunca. Pero sea cuando sea, sostener el objetivo en el tiempo a medio plazo exigirá entre 1,3 y 2,2 TW de potencia continua equivalente.
Gráfico 3. Datos 1996-2012 de generación eléctrica y de generación eólica globales. Se representan también los valores del 34% de la generación eléctrica total, correspondientes a un objetivo de penetración de la eólica del 34%. Las series relevantes se proyectan hacia el futuro según las tasas de crecimiento anual indicadas (ver justificación en el texto). Por conveniencia, los valores de generación eléctrica se han expresado en terawatios de potencia continua equivalente mediante la siguiente conversión: 1 TW cont. eq. = 24*365 TWh/año. Fuente: elaboración propia a partir de datos de BP 2013. 

Antes de seguir quiero comentar que el "objetivo Dinamarca", aunque ambicioso, es muy limitado. Queda un 66% de generación eléctrica que hay sacar de algún otro sitio. Para 2025 podemos esperar que ese 66% sea casi tan grande como la generación eléctrica total de 2012. Quedan además todos los usos energéticos no eléctricos, que están basados mayoritariamente en los combistibles fósiles. Estos otros usos suponen una cantidad de energía primaria del mismo orden de magnitud que la generación eléctrica. El desarrollo de algunas formas de sustitución de combustibles fósiles en estos otros usos (por ejemplo, el coche eléctrico), exigiría un crecimiento de la generación eléctrica mayor que el que se ha supuesto más arriba.

Pero retomando el hilo, lo que indican las proyecciones anteriores es que el "objetivo Dinamarca" implica una generación eólica claramente superior a 1TW de potencia continua equivalente, y sostenerlo en el tiempo exigirá con toda probabilidad del orden de 2TW. Si esto va a ser posible o no es, desde los puntos de vista técnico y económico, una cuestión de mucha enjundia: ¿podemos dirigir tanta inversión a ese objetivo?¿nos quedará capacidad de inversión para el despliegue necesario de otras renovables, de medidas de eficiencia energética, de los sistemas de almacenamiento y regulación necesarios para gestionar adecuadamente una fuente de energía tan variable?¿se encarecería la electricidad?¿o se abarataría?¿cuánto? Sin embargo hay una cuestión de carácter fundamental que es necesario responder antes que todas las anteriores: ¿existe la posibilidad física de extraer de la atmósfera 1 o 2 TW de potencia eléctrica (o más si al final el "objetivo Dinamarca" se queda corto porque, por ejemplo, el mundo se llena de coches eléctricos) mediante las tecnologías eólicas que conocemos?

Existen motivos para pensar que la respuesta a la pregunta anterior podría no ser afirmativa. Pero esta entrada ya se ha hecho muy larga, así que dejo dejo el asunto para la siguiente

Notas:

(*) El supuesto de que la generación eólica crezca al mismo ritmo que la capacidad instalada puede considerarse un tanto conservador: a medida que la tecnología eólica avanza, vamos teniendo aerogeneradores capaces de aprovechar un rango de viento más amplio o ubicados en zonas de vientos más constantes (parques "offshore") todo lo cual redunda en incrementos del factor de carga. A largo plazo, sin embargo, también hay que contar con que las ubicaciones más favorables se van ocupando en primer lugar así que las que van quedando disponibles a medida que la eólica crece tendrán un potencial menor, con un efecto contrario al del avance tecnológico. En términos generales creo que el supuesto es una aproximación más que suficiente.

Fuentes:

BP 2013: BP Satatisitical Review of World Energy 2013

GWEC: El 8-12% de la generación eléctrica podría ser de origen eólico en 2020. GWEC Wind in numbers

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