domingo, 28 de febrero de 2016

Mensajes amables de fin de semana: sorprendentes noticias sobre costes, modelos energéticos y avances científicos en el campo de las energías renovables



Estimad@s Clientes y/o amantes del LEAN:


Genero el presente escrito con el objetivo de divulgar el trabajo de dos grandes especialistas, uno de ellos, Emilio de las Heras, habla desde el punto de vista estrictamente de la evolución de los costes de las diferentes energía y el otro, Mark Jacobson, explica lo que sale en sus simulaciones sobre el cambio global, con resultados que, como él dice, le han sorprendido a él mismo
Por último, para dar un toque de optimismo, hago mención a una noticia científica sorprendente: un nuevo material convierte el CO2 en un combustible limpio, con una eficiencia sin precedentes

Solar y Eólica más baratas que Gas, Carbón o Nuclear
(Escrito de Emilio de las Heras, publicado en Expansión)


Durante 2015, el 99% de todas las nuevas instalaciones de generación de electricidad en los EEUU ha sido renovable:



La gráfica siguiente muestra la tendencia de esos costes LCOE del Megawatio x hora eólico terrestre y solar fotovoltaico, desde 2008 a 2016. Con datos de los EEUU, el KWh eólico en la mejor localización sale a 3,3 céntimos y el del fotovoltaico a 5,8 y bajando exponencialmente, de un año para otro.


La gráfica siguiente muestra la comparación actualizada de los LCOE de las diferentes energías. Arriba, las renovables, abajo las convencionales.


La convencional más barata, Gas natural en ciclo combinado, sale entre 5,2 y 7,8 céntimos/KWh. El carbón, entre 6,5 y 15 céntimos. Y la nuclear, entre 9,7 y 13,6. Todo ello sin contar ni las subvenciones ni los costes externos. Remarco aquí los costes externos de las fósiles estimados en billones en coste sanitario y daños por cambio climático y los costes externos de la nuclear, como son el seguro de accidentes y los costes de desmantelamiento.
Como sea, la energía más barata es la que no se consume: Eficiencia, entre 0 y 5 céntimos el KWh, luego la eólica terrestre, entre 3,2 y 7,7 y la solar fotovoltaica industrial ("utility scale"), entre 4,3 y 7 céntimos.
El que tenga interés en ver las gráficas con todo detalle puede verlas en el documento Lazard LCOE 9.0, disponible en internet.
'Un mundo de energía 100% limpia es posible'
( Entrevista con Mark Jacobson, director del programa de Atmósfera y Energía de la Universidad de Stanford)
Mark Jacobson, profesor de Ingeniería Civil y Medioambiental y Director del Programa de la Atmósfera/Energía en la Universidad de Stanford (EEUU), ha creado un modelo para lograr la transformación energética del mundo en 2050, sin necesidad de utilizar fuentes fósiles o nucleares, y sin aumentar el número de plantas hidroeléctricas.
Jacobson, que creó su primer modelo en 2001, se considera un optimista gracias a la información que ha podido recopilar a lo largo de los años. «Hemos estudiado 139 países en el mundo para convertir sus fuentes de energía en 100% eólica, hidráulica y solar y hemos llegado a la conclusión de que sí es posible. Es económica y técnicamente factible. El coste es muy modesto y salvará vidas, eliminará emisiones que contribuyen al cambio climático, estabilizará los precios de la energía y creará empleo; sí, habrá un balance positivo neto de empleos».
Jacobson cree que además de reducir la contaminación y las emisiones de CO2, disminuirá los riesgos de ataques terroristas por la descentralización de la energía. «Se reducirá la necesidad de importar energía, y los conflictos internacionales por fuentes de energía. Estoy tan seguro que soy muy optimista. La cuestión no es cómo, sino cuándo».
El estudio ha sorprendido al propio Jacobson, cuyos modelos informáticos tridimensionales de la atmósfera-biosfera-océano han servido para simular contaminación de aire, clima, y energía renovables. «Descubrimos que al electrificar todo, reducimos la demanda de energía considerablemente. En el sector del transporte se puede reducir la demanda entre un 60 y 80%. En todos los sectores la demanda se reduce en un 35% de media en todo el mundo sólo con electrificar; sin cambiar tus costumbres puedes ahorrar energía. En España, si se convierte al 100% para 2050 y se realizan modestas mejoras en eficiencia energética, reducimos la demanda en un 38%».
Aunque el coste por kilovatio sea mayor con energía limpia, como se consume menos, el coste final es menor. «Un coche eléctrico puede costar más que su equivalente de gasolina, pero si es conducido 24.000 kilómetros al año durante sus 15 años de vida, la media de EEUU, se ahorran unos 18.000 euros en combustible. El coche tendría que costar 18.000 euros más que uno de gasolina para que no tuviera sentido».
También fue sorprendente descubrir que no hace falta tanto terreno para la conversión total. En EEUU necesitaría 0,5% de su terreno para plantas solares de gran escala, y para todo lo demás, porque la energía eólica prácticamente no ocupa suelo.
Los resultados del estudio se han difundido en el marco de la reciente Cumbre del Clima de París con la ayuda de Solutions Project, la organización que Jacobson fundó junto con el actor Mark Ruffalo y el apoyo financiero de Leonardo DiCaprio. «Definitivamente esperamos cambiar la conversación mostrando cómo puede hacerlo cada país. Este no es el único camino, pero es un camino. Podemos conseguirlo. Nosotros mostramos lo que se necesita, el coste, el número de empleos que se generan, las reducciones en la contaminación y los ahorros conseguidos por la reducción del cambio climático». Y todo utilizando tecnología actual, desde vehículos de hidrógeno por célula de combustible a aviones propulsados por hidrógeno criogénico como el space shuttle.
Con que EEUU se pasara a la electricidad al 100%, el mundo se ahorraría 3,1 billones de euros en gastos derivados del cambio climático cada año. «Los ahorros de gastos relacionados con el cambio climático a nivel mundial son unos 14 billones de euros al año. Según unos estudios recientes, el coste social del carbono es mucho más alto de lo que antes se pensaba. Antes eran 30 euros por tonelada de CO2. Ahora son 250 por tonelada de CO2».
En cuanto al empleo, Jacobson explica que no hay pérdida de puestos de trabajo, sino una transferencia de empleos, de la industria de energía fósil a la energía limpia, con un balance positivo. En España, por ejemplo, se crearían 182.000 empleos «para construcción y operación de energías limpias durante 40 años después de reconvertir los empleos perdidos».
Además se eliminaría la contaminación del aire en España. «Estimamos, según los cálculos que combinan concentraciones actuales de contaminantes, población y riesgo relativo, que las muertes prematuras por contaminación en España son unas 27.000 al año; por enfermedades cardiovasculares, respiratorias y complicaciones causadas por asma. El coste total de la contaminación del aire en España es de unos 92.000 millones de euros, o un 7,7% del PIB. Se eliminaría este coste, unos 1.825 euros por persona. Además, cada persona ahorraría 140 euros al año en electricidad. El ahorro en gastos relacionados con el cambio climático sería de otros 1.825 euros al año».
Eso en España. Cuando EEUU se electrifique al 100%, los ahorros climáticos serán de 7.300 euros por estadounidense. «La idea es que cuando los estados y los países empiecen a adoptar este tipo de planes, avergüencen a otros países y estos empiecen a actuar más rápido, porque se darán cuenta de los beneficios. California y Nueva York ya han adoptado el 60% de nuestro plan de 2030 porque para entonces serán 50% viento, agua y sol. Hawai también va hacia el 100% en el sector de energía eléctrica, un quinto de la energía total, pero aún así un sector completo, para 2045. Y según haya más países que sigan este plan, los demás se darán cuenta que no se quieren quedar atrás, porque van a ahorrar en gastos, mejorar la salud y aumentar ingresos. Los que se queden atrás estarán subdesarrollados».

New material converts CO2 into clean fuel with unprecedented efficiency
A new material made from microscopic layers of cobalt can convert carbon dioxide gas into formate - a fuel that can be burned with no toxic byproducts and used as a clean energy source.
Developed by a team of researchers in China, the material could be one way to deal with the 36 gigatonnes of CO2 we release into the atmosphere each year due to fossil fuel use. Scientists have been struggling for decades to come up with an energy-efficient way to transform CO2 into something useful, and early testing points to this new material as being one of the most promising options we’ve seen so far.
"This represents a fundamental scientific breakthrough," Karthish Manthiram, a chemical engineer from the California Institute of Technology who was not involved in the research, told William Herkewitz at Popular Mechanics. 
"Certainly it will be a years-long process before this is worked into a successful, commercial device. But at this stage of development, by all conceivable metrics, this reaction looks very positive."
The material is just four atoms thick, and is made up of ultra-thin layers of pure cobalt metal and a cobalt oxide-cobalt metal mix. When it undergoes the process of electroreduction, which involves feeding a small electric current through the material to change the molecular structure of the CO2 inside, it produces a clean-burning fuel.
As Herkewitz explains, when an electric current is applied to the cobalt nanomaterial, it causes the molecules inside the material to interact with the CO2 molecules that are running freely through it. This causes hydrogen atoms to attach to carbon atoms from the CO2, prompting an extra electron to be propelled into one of its oxygen atoms. "With that, the CO2 becomes CHOO-, or formate," he says.
Lab tests with the material confirmed that it can maintain "stable current densities of about 10 milliamperes [of formate] per square centimetre over 40 hours, with approximately 90 percent formate selectivity at an overpotential of only 0.24 volts".
I know you want to, but don’t freak out about what all that actually means just yet.
This "overpotential" is the amount of energy lost due to the slowness of electrochemical reactions sustained by electrodes such as this one. The smaller the overpotential, the better, but in order to make something efficient, it has to maintain that small overpotential while also keeping the rate of fuel production up. This is where many attempts at CO2 electroreduction have fallen short in the past.
Manthiram, who is himself working on his own CO2 electroreduction solutions,told Popular Mechanics that not only can this new material sustain that low overpotential while also achieving a high rate of formate production, it manages to keep everything stable too. "It's very rare and difficult to find a material that satisfies all three of those constraints," he said, adding that this material is "the best we've seen" so far.
The team, from China's Hefei National Laboratory for Physical Sciences, describes the material in the journal Nature. The next step will be to demonstrate how it can be incorporated into commercial technology so we can start using up some of the CO2 that's floating around in our atmosphere, causing trouble
Read these next:


Que disfrutéis lo que queda del fin de semana
Un cordial saludo
Alvaro Ballesteros

No hay comentarios:

Publicar un comentario