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¿Falta mucho para la energía limpia? Así avanza el lento divorcio del combustible fósil

¿Falta mucho para la energía limpia? Así avanza el lento divorcio del combustible fósil

Las renovables son más baratas que nunca, pero la electricidad que producen en los días buenos no se puede almacenar con eficiencia para los malos

El 21 de abril de 2017 fue un día más en Reino Unido. Pero sucedió algo importante que pasó desapercibido. Por primera vez desde 1882, la red eléctrica del país, uno de los más industrializados y ricos del mundo, no utilizó carbón como fuente primaria de energía.

Es probable que la temperatura aumente 1,5 grados centígrados entre 2030 y 2052

El dato, procedente de National Grid, el gestor de las redes de alta tensión en ese país, demuestra cómo Occidente está empezando a librarse del combustible que alimentó su desarrollo económico en el siglo XIX y gran parte del XX. El proceso de divorcio entre el sistema económico y el carbón está siendo lento y doloroso: supone el 26% de la generación de energía mundial, según los datos de la Agencia Internacional de la Energía (AIE), solo superado por el petróleo (32%). Este mismo organismo estima que la demanda global de energía habrá crecido un 30% en 2040.

Necesitamos energía, pero energía renovable. El carbón y el petróleo, ambos combustibles fósiles, se han convertido en los dos villanos a abatir en la era de la lucha contra el cambio climático. El carbón es el responsable del 44% de las emisiones de dióxido de carbono de la industria energética, y el petróleo del 35%, frente a la limpieza, al menos en cuanto a emisiones de CO2, de las renovables.

Frenar las emisiones de dióxido de carbono es clave porque es el principal gas desencadenante del efecto invernadero, que está aumentando las temperaturas hasta el punto de amenazar la sostenibilidad del planeta. Para frenar el cambio climático, 195 países acordaron en la Cumbre de París de 2015 limitar a al menos dos grados el aumento de la temperatura global como consecuencia de la acción del hombre, con el plazo temporal de 2100. Tres años después de la firma de ese acuerdo, del que Trump sacó a Estados Unidos en 2017, el grupo de expertos sobre cambio climático de la ONU actualizó las previsiones, y no dio buenas noticias. Al ritmo actual, es probable que la temperatura aumente 1,5 grados centígrados entre 2030 y 2052. Es decir, en poco más de una década se habría incumplido el objetivo más ambicioso de la Cumbre de París y se habría reducido peligrosamente el margen para lograr no rebasar esos dos grados al final de siglo.

  • Pruebas innovadoras

La revolución energética no será épica, pero puede salvar el mundo

Para tratar de que esta película apocalíptica se convierta en una feliz historia de redención medioambiental, universidades, centros de investigación y grandes empresas se dedican a buscar soluciones innovadoras. Son de todo tipo: desde procesos para el reciclaje de carbono hasta molinos de viento sin aspas, pasando por baterías de almacenamiento más sofisticadas, redes de distribución inteligentes, más capilarizadas y bidireccionales, y autopistas eléctricas, con catenarias y cableado, como las que existen, en prueba, en Suecia y Alemania.

Pero más allá de los inventos llamativos, las principales empresas energéticas del mundo llevan una lucha diaria mucho más prosaica. Es una batalla larga, concienzuda y complicada por la mejora de los procesos, en la que la brillantez del tecnólogo visionario es bienvenida, pero lo realmente imprescindible es el cuidado del detalle técnico. La historia de la revolución energética que todos esos expertos están escribiendo no tiene giros de guion ni grandes protagonistas. Le falta épica, pero puede salvar el mundo.

Capturar y reciclar el carbono

Capturar el carbono, almacenarlo y, por qué no, hasta reciclarlo como una fuente de energía es un viejo sueño de la industria de los hidrocarburos. Los sistemas CCUS (por carbone capture use and storage, captura, almacenamiento y uso de carbono) se experimentan desde hace unos 50 años, explican en Repsol, pero todavía no han conseguido convertirse en una alternativa firme.

“El problema de esta tecnología es que, precisamente, tiene un consumo intenso de energía”, reconoce David Eyton, responsable global de Innovación en BP. La multinacional británica ha adquirido recientemente una participación en una startup que investiga los procesos del CCUS, C-Capture, pero el propio Eyton cree que estos sistemas, más que una disrupción con el uso del carbono, “reducirán el coste de la transición energética, dando una flexibilidad y un respaldo al uso de energías limpias”. Jaime Martín Juez, de Repsol, se muestra convencido de que, sin técnicas como el CCUS, “no llegaremos a la reducción de emisiones de carbón que necesitamos, dada la evolución industrial de China e India”, pero otros, como Agustín Delgado, director de Innovación de Iberdrola, consideran que el CCUS “es una puerta trasera para que se sigan quemando fósiles”.

  • Solución: una despensa de energía

Estigmatizados el carbón y el petróleo por sus emisiones de dióxido de carbono y con la energía nuclear, según la mayoría de los expertos, camino de los libros de historia, ¿qué opciones quedan? Empresas, reguladores y gobiernos ponen todas sus esperanzas en las renovables, con el gas como fuente de energía de transición hasta que la solar y la eólica sean capaces de suministrar de forma constante y segura energía, no solo a los hogares, sino también a las industrias, que solo utilizan el 10% de la producción renovable global. Las renovables suponen un 13,7% de la oferta energética mundial (el dato, de la Agencia Internacional de la Energía, es de 2016), y no dejan de ganar terreno, especialmente la solar fotovoltaica.

Su problema es que dependen de las horas de sol y de la intensidad del viento. Por ejemplo, de las 8.760 horas que tiene un año, en España durante 2016 la eólica funcionó una media de 2.073 horas equivalentes (un 23% del tiempo), y la fotovoltaica, 1.705 horas (19%), según datos de la Asociación Empresarial Eólica. Es como abrir una fábrica uno de cada cuatro o cinco días.

Esas cifras no se pueden modificar, pero la ingeniería puede transformar la gestión de la energía, o, con más precisión, su almacenamiento. ¿Y si fuésemos capaces de guardar esa energía y enchufarla a la red cuando fuera preciso? Ya existen soluciones para hacerlo, pero no con la capacidad deseada. Si se alcanzase, un aumento del número de parques solares y eólicos —terrestres y marinos, que tienen aún más potencial porque en el mar los vientos son más fuertes— supondría una mejora brutal en la disponibilidad global de energía sin emisiones de CO2.

La clave está en el almacenamiento

“La innovación en el almacenamiento es fundamental”, dice Fernando Silva, director general de Siemens Smart Infrastructure para España y Portugal. “La clave está en el almacenamiento”, confirma Pablo Sanchís, director de la Cátedra de Energías Renovables de la Universidad Pública de Navarra. Silva explica que “la tecnología para el almacenamiento de energía existe desde hace años, pero ahora, con el desarrollo de los coches eléctricos, las baterías de litio se están empezando a producir a otra escala, y eso supone una bajada de precios. Así que hace cinco años no teníamos nada competitivo, pero ahora podemos poner en marcha plantas híbridas: solares de día, eólicas por la noche, con almacenamiento de energía y un único punto de conexión con la red, lo que supone ahorros”.

La conexión de esas baterías de energía renovable almacenada con las grandes redes de distribución es, según explica Silva, un reto técnico de primer orden. Por eso se muestra especialmente orgulloso de dos proyectos de Siemens que avanzan en ese camino, ambos en colaboración con la eléctrica portuguesa EdP: un parque eólico en Rumanía y una red de suministro para la Universidad de Évora, aquejada de frecuentes cortes de suministro.

  • Del litio al hidrógeno y el vanadio

No obstante, la industria de las baterías de litio tiene un serio problema que resolver: casi todas funcionan con cobalto, un material con mucha menor disponibilidad, como explica Sanchís, y cuya producción se concentra en un 60% en la República Democrática del Congo. La industria investiga para reducir su dependencia de este metal, así como para mejorar los procesos de reciclaje de las baterías.

Las pérdidas en la distribución de la energía rondan el 9% de lo producido

El litio no es la única opción para las baterías de almacenamiento, el santo grial que busca la industria de las renovables. “Necesitamos alternativas, y por eso se investiga con el hidrógeno. No nos podemos conformar con el litio, tenemos que mejorar la eficiencia”, dice Silva. Hay otros metales que podrían ser una alternativa, como el vanadio, afirma Consuelo Prieto, socia de la consultora AT Kearney especializada en energía, que recalca que los ciclos de la minería, en precio y en extracción, también tienen algo que decir en el desarrollo de las baterías. Todo está conectado, y las decisiones dependen de los equilibrios de los precios. “No tiene que cambiar la tecnología. Lo que debe cambiar es que nos la podamos permitir”, resume.

  • Un reto prosaico: la distribución

La distribución energética es la otra gran batalla de la innovación en el sector. Blanca Perea, directora general senior de FTI Consulting, recalca que las pérdidas en la distribución de la energía alcanzan una media del 9% de lo producido, con el impacto ambiental y económico que eso supone. “El sistema está evolucionando desde un modelo basado en grandes centrales y su suministro en redes hacia una producción distribuida más cercana a los consumidores. Un modelo más atomizado —en el que los consumidores pueden ser también productores— tiene sentido, pero las soluciones deben mantener el equilibrio económico”, explica la consultora, con más de 18 años de experiencia en el sector energético.

Datos y sensores permitirán al consumidor elegir  qué energía consume

Para lograr una distribución más eficiente que aporte en el proceso de descarbonización es fundamental una tercera D, la de digitalización. Datos y sensores que permitirán al consumidor elegir, en función del precio, qué energía consume: ¿la que tiene almacenada en la batería del coche eléctrico?, ¿la de sus placas fotovoltaicas?, ¿o la que viene por la red convencional? Pero también son clave los datos y los sensores en el otro extremo de la cadena de producción, el de la generación de energía.

“Trabajamos en lugares remotos, con una climatología adversa, en ocasiones bajo tierra. Somos los de las refinerías, no los de los iPhone. Y sin embargo, nuestra transformación empieza con los datos: llevamos años trabajando para tener los mejores datos posibles de todas nuestras operaciones”, explica por Skype David Eyton, responsable global de innovación de la petrolera británica BP.

Las operaciones están ahora medidas constantemente por sensores, y su labor puede ahorrar millones: gracias al mantenimiento predictivo, con la gestión inteligente de los datos que proporcionan esos sensores, “las petroleras ya no tienen que enviar un batallón de helicópteros a una explotación petrolífera para arreglar un problema”, explica Consuelo Prieto. Tampoco hace falta limpiar las placas fotovoltaicas a mano, pues lo hacen robots, y ya son pasado las inspecciones con telescopio del estado de las palas de aerogenerador: los drones se encargan de esto, y cuentan con visión infrarroja para detectar posibles problemas en el interior de los aparatos.

Red Eléctrica Española también está apostando por el mantenimiento predictivo en su proceso de digitalización. Con IBM como socio tecnológico, ha puesto en marcha, tras dos años de trabajo, un nuevo modelo de gestión de sus activos, denominado ManInt, por Mantenimiento Inteligente. Gracias a él, sus 44.000 kilómetros de líneas de alta tensión y sus más de 5.500 subestaciones, entre otros puntos clave, ya no se mantienen siguiendo un calendario prefijado, sino en función de un programa que, combinando big data, inteligencia artificial y sensores, determina qué activos precisan de mantenimiento o de renovación. Como si se tratase de medicina personalizada que tiene en cuenta la importancia del individuo para toda la sociedad, “adaptamos a medida la gestión del riesgo para cada activo, en función de su situación pero también de su impacto en el conjunto de la red”, explica Sergio Quintín, jefe del proyecto.

  • Cuestión de ajustes silenciosos

El mantenimiento es clave: la innovación en la energía gira más en torno a la solución de ineficiencias. Salvar al mundo del cambio climático puede ser bastante aburrido. “Nuestro producto es una commodity, la electricidad. Así que cuando innovamos no inventamos nada, sino que reducimos el impacto ambiental de nuestra actividad, disminuimos nuestros costes operativos y de mantenimiento, aumentamos la vida útil de nuestros activos…”, dice Agustín Delgado, director de Innovación de Iberdrola.

Lo que opina Perea, de FTI Consulting, también suena más necesario que divertido. Dibuja un panorama en el que las mejoras en el mundo de la energía vendrán de ajustes silenciosos y esfuerzos prolongados por parte de las empresas del sector, en el que los consumidores de energía también están obligados a participar. “Necesitamos mucha más educación energética y medioambiental, pero lo que ocurre es que es incómoda, porque supone un cambio de hábitos. Los ciudadanos piensan que por sustituir su vehículo por uno eléctrico se va a solucionar el problema medioambiental, pero el cambio fundamental vendrá a través del car sharing, el uso del transporte público o la distribución de mercancías por ferrocarril”. En su opinión, “se han hecho grandes avances tecnológicos con las fuentes de energía, pero la innovación se tiene que potenciar en la distribución y en el uso de la energía en la última milla. Hay que actuar sobre el consumo, y sensibilizar sobre la importancia de la eficiencia energética: no somos conscientes de que la mejor energía es la que no se consume”.

No es que falte innovación en el mundo de la energía. Ni mucho menos. La Agencia Internacional de la Energía identifica 26 grandes áreas de desarrollo, pero solo cuatro —la solar fotovoltaica, la eólica terrestre, el almacenamiento de energía y el coche eléctrico— tienen, en opinión del organismo internacional, la suficiente madurez y competitividad económica frente a las opciones convencionales.

La tecnología no nos va a hacer los deberes con una solución milagrosa. “No vamos a descubrir una killer app, algo que cambie todo, como hizo por ejemplo la aparición de los SMS en la telefonía”, resume Prieto, de AT Kearney. Y a corto y medio plazo, estamos sujetos a un menú eléctrico que junto a las saludables renovables incluye el dióxido de carbono de los combustibles fósiles, además de las polémicas nucleares. “Aventurar un mundo movido solo por renovables es demasiado futurista”, afirma Arantza Ezpeleta, directora de Tecnología e Innovación de Acciona. No se trata de inventar nuevas formas de energía, sino de perfeccionar las que tenemos limpias. La Edad de Piedra terminó cuando el ser humano aprendió a utilizar los metales, no cuando se acabaron las piedras. De eso va también esta historia miles de años después.

Un aerogenerador en su tejado

Jorge Piñero y Raúl Martín llevan años persiguiendo una idea: transformar la energía eólica y llevarla al mercado residencial, con un aparato muy concreto: aerogeneradores sin aspas, o, dicho de forma más técnica, cilindros de fibra de carbono que oscilen con el viento, transformando la energía mecánica en eléctrica mediante un alternador.

Estos dos ingenieros eléctricos fundaron a finales de 2013 Vortex Bladeless con una idea clara, explica Martín en una modestísima oficina industrial en un polígono de Las Rozas (Madrid): “Llevar lo bueno de la energía solar al mercado de la eólica”, es decir, desarrollar de forma masiva una tecnología energética silenciosa, apta para el autoconsumo, de un mantenimiento sencillo e inofensiva para las aves.

En estos años han recibido el apoyo de instituciones como el Barcelona Supercomputing Center —que ha realizado las simulaciones informáticas para demostrar la viabilidad de su propuesta—, premios como el de la mejor startup en la categoría de Energía del South Summit de 2015 y el dinero del programa europeo de innovación H2020. Poco a poco han ido avanzando y ya cuentan con su propio túnel de viento, donde experimentan con un prototipo, y varias familias de patentes. “Hablamos de conceptos y tecnologías totalmente nuevas”, dice Martín, consciente de que aún les queda mucho por recorrer. “No sabemos cuánta energía llegaríamos a generar, pero hace 30 años tampoco sabían si las placas fotovoltaicas iban a poder competir en el mercado. Los primeros paneles solares estaban en las calculadoras”. Si Piñero y Martín alcanzan su idea, contarán que el primer aerogenerador doméstico estaba en un polígono de Las Rozas.

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