El dilema de los dos grados

Paulino Betancourt Figueroa | @p_betanco

Profesor-Investigador Universidad Central de Venezuela • Miembro de la Academia Nacional de Ingeniería y Hábitat • Editor de la Revista Catálisis • Presidente (H) de la Sociedad Venezolana de Catálisis.

En la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Clima de 2015, los líderes mundiales acordaron limitar el aumento de la temperatura media mundial a 2°C. Las grandes preguntas son: ¿Cómo? ¿Podemos seguir quemando combustibles fósiles? ¿Capturar el dióxido de carbono generado? ¿Es viable un mundo abastecido con energía renovable?

El escenario de los 2°C propuesto por la Agencia Internacional de la Energía (AIE) prevé una transformación en el suministro energético a fin de reducir las emisiones de CO2 en un 60% para el año 2050. La materialización del escenario de los 2°C requiere primero que las emisiones de CO2 caigan muy rápidamente. Continuar emitiendo CO2 a la velocidad actual y recapturarlo desde la atmósfera no es una opción porque ninguna tecnología existente puede crecer suficientemente rápido. Esto implica un despliegue rápido de “generadores” de energía que emitan poco o nada de CO2.

De acuerdo con las estadísticas de la AIE en 2016, el 80,1% del suministro de la energía mundial provino de los combustibles fósiles-carbón, petróleo y gas natural – cuya combustión emite CO2, principalmente para la generación de electricidad, liberándose alrededor de 0,9 kg de CO2 por kWh de electricidad producida.

Los combustibles fósiles son accesibles, fáciles de usar y económicos. El proceso de formación de combustibles fósiles es geológicamente lento y estamos quemando combustibles fósiles más rápido de lo que se reponen a través de la captura natural de CO2 de la atmósfera, de ahí la acumulación de CO2. ¿Cuáles son nuestras opciones? ¿Todo esto significa que tenemos que usar menos energía? ¿Hay suficiente para apoyar la economía global a largo plazo? ¿Podemos usar otra fuente de energía? Por ejemplo, si todos usáramos celdas de combustible, ¿nos ayudaría? Ciertamente, no ayudaría si la electricidad o el hidrógeno provienen de los combustibles fósiles, porque seguirían las emisiones de CO2. Así, la energía eléctrica aportada sin generar CO2 resolvería este problema en principio, aunque deberíamos examinar cuidadosamente las soluciones que parezcan simples.

De acuerdo con las estadísticas sobre Energía 2016, la cantidad de energía utilizada en el Mundo es de aproximadamente 110.000 TWh/año (TWh = Tera vatios hora). Alrededor del 22% de la energía utilizada (24.200 TWh/año se suministra como electricidad. Ahora bien, la generación de electricidad representa más del 22%, porque la eficiencia de las centrales térmicas es apenas del 37%. Por lo tanto, se requieren 65.405 TWh de energía térmica para generar los 24.200 TWh de electricidad.

Como se aprecia, una enorme y creciente cantidad de energía se emplea en la generación de electricidad, lo que explica por qué el escenario de los 2°C tiene un enfoque tan fuerte respecto al suministro de electricidad. Evidentemente, debemos utilizar menos la energía proveniente de los combustibles fósiles o tener éxito en el secuestro del CO2 a gran escala. ¿Es factible? La captura y almacenamiento de carbono (CAC) de la atmósfera se ha demostrado a escala piloto. Según un informe de la AIE, el total de proyectos en funcionamiento junto a los planeados permitirán la captura de unos 80 Mt de CO2 al año. Con 0,9 kg de CO2 por kWh de electricidad producida, 80 Mt d corresponden a 89 TWh de electricidad. Pero, nuestro consumo anual de electricidad es de unos 24.200 TWh, o en otras palabras consumimos 272 veces más. El escenario de 2°C requiere una reducción de emisiones de casi 50 Gt desde el 2017 hasta el 2050. Una expansión en la capacidad de secuestro de carbono en tres décadas no será factible.

Por su parte, la energía nuclear proporciona alrededor del 11% de la electricidad global. Según la Asociación Nuclear Mundial, se puede suministrar al menos 200 años de energía con la tecnología y la tasa de consumo actual. Pero hay tres problemas prácticos que contemplar con la energía nuclear para abastecer la demanda mundial de electricidad. En primer lugar, las “reservas probadas” sólo durarían unas pocas décadas a esta tasa de consumo. En segundo lugar, el tiempo de espera para construir una central nuclear oscila en torno a los 10 años. En tercer lugar, la tecnología de reactores no es rentable a una escala mayor. Por lo tanto, la energía nuclear no parece más factible que el secuestro de CO2.

En lugar de suponer que consumimos de forma irreversible los recursos existentes en la Tierra, supongamos que aprovechamos la energía que nos llega. La superficie de la Tierra recibe energía de dos fuentes principales: el Sol y la energía geotérmica. El calentamiento geotérmico corresponde a unos 44 TW de potencia. Sin embargo, esta cantidad es empequeñecida por la energía solar. La potencia recibida del Sol es, en promedio, 1.366 W/m2. Multiplicar esto por el área de la Tierra da una potencia total de 174.000 TW o 1.520.000.000 TWh por año. ¡Esto es 14.500 veces nuestro consumo actual! Alrededor de 1000 W/m2 llegan a la superficie de la Tierra cerca del Ecuador a mediodía, pero nuestro consumo actual de energía es posible generarla en un área de 600 km × 600 km cubierto con paneles solares fotovoltaicos. Este experimento mental no es una propuesta para construir tal generador, pero establece el principio de que nuestro consumo de energía puede ser satisfecho por un área de recolección solar que es pequeña en comparación con el tamaño de cualquiera de los continentes.

El costo instalado de los sistemas fotovoltaicos de nuestro hipotético generador costaría alrededor de 2 billones de dólares. Esta enorme suma son 3 años de gasto militar de los EE.UU. ¿Hay capacidad para emprender esta hazaña? Un estudio del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar concluyó que la capacidad fotovoltaica podría superar la potencia máxima de 30 TW para 2050, suficiente para satisfacer varias veces nuestro actual requerimiento de electricidad.

El mensaje que traigo es que la energía solar puede suministrar muchas veces más energía para nuestras necesidades. En respuesta a la obvia pregunta de los escépticos -“si es tan bueno, ¿por qué no lo hacemos?”- tenemos que reconocer que la energía solar es inconvenientemente baja en densidad energética en comparación con el carbón o el uranio y su disponibilidad no es constante. Por otro lado, ahora podemos generar electricidad solar más barata y sin tomar en cuenta los costos de atención a la salud asociados por la quema de combustibles fósiles.

¿Dónde nos deja esto? En el desarrollo de la política energética tenemos que elegir una estrategia entre dos extremos. En un extremo está obtener energía a partir de recursos convenientes y baratos, como el petróleo y el uranio. Razones por las cuales llegamos a donde estamos con el cambio climático. Mientras, en el extremo alternativo seria interceptar sólo un poco de la gran cantidad de energía que llega a la superficie de la Tierra en forma de radiación solar y de la calefacción geotérmica. La realidad estará en algún punto intermedio. Realmente parece que podemos optar por proveer de manera sostenible a nuestra sociedad y hacer que el escenario de los 2°C suceda.