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Historia y Futuro de la Economía del Aire Comprimido

Tue, 15 May 2018 00:00:00 +0000

El almacenamiento de energía de aire comprimido (CAES) se considera un componente importante de una red de energía renovable, ya que podría almacenar el excedente de energía producido por las turbinas eólicas y paneles solares a gran escala. Sin embargo, en su forma actual, esta tecnología sufre de grandes perdidas de energía y depende del gas natural para operar. Un vistazo a la historia del aire comprimido deja en claro que esto no es inevitable.

A pesar de que nuestros antepasados dependían de una tecnología menos eficiente energéticamente, usaron aire comprimido en configuraciones mas inteligentes que tenían menos perdidas de conversión de energía y eran independientes de los combustibles fósiles. Estos sistemas históricos son la clave para el diseño de un medio de almacenamiento de energía de baja tecnología, con bajo costo, robusto, sostenible y relativamente eficiente en energía. La economía del aire comprimido podría ser la alternativa práctica y realista al hidrógeno o a la utopía de una sociedad basada 100% en energía electrica.

La promesa del aire comprimido

Si bien el potencial de la energía eolica y solar es mas que suficiente para abastecer la demanda de electricidad de las sociedades industriales, estos recursos solo están disponibles de manera intermitente - es una forma de lidiar con la variabilidad e incertidumbre de la energía renovable, pero esta tiene sus límites. Por lo tanto, una red electrica renovable necesita poder almacenar energía, y lo mismo ocurre con un sistema fuera de la red eléctrica basado en energía solar o eólica.

Hoy, más del 99% de la capacidad de almacenamiento electrico mundial consiste en plantas de almacenamiento de energía hidroelectrica, donde la energía electrica excedente de las plantas de energía solar o eólica se almacena para su posterior uso bombeando agua desde un depósito inferior a uno superior.

El almacenamiento de energía hidroelectrica por bombeo es bastante eficiente y de baja tecnología, pero requiere una geografía adecuada para dos masas de agua grandes, separadas verticalmente, y una o dos presas. También inunda grandes áreas de tierra. Los sitios más adecuados ya están en uso, lo que significa que hay poco potencial para un mayor crecimiento. ¹ ²

Es por eso que muchas personas ven una alternativa prometedora en el Almacenamiento de Energía de Aire Comprimido (CAES), como forma de almacenamiento de energía mecanica. En estos sistemas, la electricidad se utiliza para comprimir el aire, que se almacena en una caverna subterranea. Para hacer uso de la energía almacenada, el aire se descomprime y se convierte nuevamente en electricidad.

Aunque CAES tambien requiere una geografía favorable para proporcionar las cavernas de almacenamiento de aire subterráneo, se cree que hay mas sitios adecuados para ello en todo el mundo que para el almacenamiento de agua para la generacion de energia hidroeléctrica. ³

Si la energía almacenada durante la vida útil de un dispositivo de almacenamiento se compara con la cantidad de energía primaria requerida para construir el dispositivo, CAES es muy superior a las baterías electroquímicas

Es importante destacar que CAES es el almacenamiento de energía mas sostenible que existe. A diferencia del almacenamiento de energía hidroelectrica bombeada, el almacenamiento de energía de aire comprimido no presenta problemas ambientales causados por la inundación de la tierra y el embalse de los ríos.

Además, si la energía almacenada durante la vida útil de un dispositivo de almacenamiento se compara con la cantidad de energía primaria requerida para construir el dispositivo, CAES supera el almacenamiento de energía hidroelectrica bombeada y es muy superior a las baterías electroquímicas, que requieren 10 a 100 veces más energía incorporada para una capacidad de almacenamiento dada. ³

Esta es una ventaja crucial, ya que el alto consumo de energía para la produccio n de almacenamiento de energía puede disminuir en gran medida la sostenibilidad de una red electrica renovable.

El problema con el aire comprimido

A pesar de estas ventajas, actualmente solo hay dos plantas de CAES a gran escala en funcionamiento en todo el mundo: una en Alemania, construida en 1979 y otra en los EE. UU., Construida en 1991. ⁴ Esta aceptación limitada se atribuye principalmente al hecho que más de la mitad de la energía se pierde al cargar y descargar una “batería” de aire comprimido.

Mientras que el almacenamiento de energía hidroelectrica bombeada tiene una eficiencia de carga / descarga del 70-85%, y las baterías químicas alcanzan el 65- 90%, las plantas de CAES en operación en Alemania y EE. UU. Tienen una eficiencia electrica a electrica de solo 40-42% y 51-54%, respectivamente. ² ⁵ ⁶

La baja eficiencia de conversión de energía se debe principalmente a que la temperatura del aire aumenta cuando se comprime a altas presiones (ambas plantas CAES operan a 50-70 bar, que es de 10 a 20 veces la presión de aire en un neumatico de bicicleta). Debido a que la densidad de energía del aire disminuye con el aumento de la temperatura, ambas plantas CAES eliminan el calor antes del almacenamiento y lo expulsan a la atmósfera. Esto implica una importante fuente de perdida de energía. ⁷ ⁸

Además, cuando el aire se descomprime a alta presión, la temperatura disminuye hasta tal punto que el vapor de agua en el aire puede congelarse, perjudicando las válvulas y el expansor del sistema de almacenamiento. Para prevenir esto, y para aumentar la potencia de salida, ambas plantas de CAES calientan el aire en calentadores usando combustible de gas natural antes de la expansión. Obviamente, esto reduce aún más la eficiencia energética del proceso global, haciendo que los actuales sistemas CAES sean completamente dependientes de los combustibles fósiles para su funcionamiento. ¹ ⁷ ⁹

Una eficiencia de conversión de 40-50% significa que la capacidad de generación de energía eólica o solar debe duplicarse para compensar esa pérdida. En consecuencia, necesitamos más energía, más materiales y más espacio para la misma producción de energía. La amigabilidad ambiental de CAES por lo tanto, disminuye por su baja eficiencia.

Además, la baja eficiencia de conversión de energía de CAES esta intrínsecamente relacionada con su baja densidad de energía, lo que significa que depende de depósitos de almacenamiento muy grandes. En principio, la densidad de energía del aire comprimido puede mejorarse mucho utilizando presiones de aire mas altas, pero a medida que aumenta la presión de aire, se convierte más energía en calor residual y la eficiencia de todo el proceso se deteriora aún más. En consecuencia, un sistema CAES, en su configuración actual, es siempre un compromiso entre la eficiencia y la densidad de energía.

4.000 años de historia

En un contexto histórico, la muy baja eficiencia energética de los sistemas actuales de almacenamiento de energía de aire comprimido es notable. El uso de aire comprimido data de hace más de 4.000 años y siempre ha sido un importante impulsor del progreso tecnológico. Aunque estas aplicaciones históricas no estaban dirigidas al almacenamiento de energía, ofrecen inspiración para mejorar tanto la eficiencia energetica como la densidad energética de los sistemas CAES actuales.

El uso más antiguo y posiblemente más importante del aire comprimido a lo largo de la historia ha sido la alimentación del fuego. Esto sucedio en la cocina y en todos los procesos de producción basados en calor, pero fue especialmente importante en los procesos de fabricación de metales. Un incendio de carbón desatendido podría alcanzar los 900°C, pero un potente suministro de aire forzado podría elevar su temperatura a casi 2000°C. ¹⁰

Aunque hay diferencias regionales importantes, la historia de la fundición de metales muestra una evolución desde metales con puntos de fusión relativamente bajos, como estaño (230°C), a metales con puntos de fusión más altos, primero cobre (1050°C) y luego hierro (1500°C).

Este progreso fue en parte impulsado por las mejoras en la tecnología de compresores de aire, que evolucionaron de bolsas de aire, cilindros y pistones de madera, y varias formas de fuelles, todos propulsados por humanos, hasta fuelles de acordeón mucho más grandes y potentes hechos de madera y pieles de toro , que eran de doble acción y operados por energía hidráulica. ¹¹

El progreso en la fundición de metales fue en gran parte impulsado por las mejoras en la tecnología de compresión de aire

Comenzando en la década de 1860 y continuando en los 1900, el aire comprimido (o “neumática”) fue el centro de otra revolución tecnológica. Esta vez, la neumática se estableció como la tecnología de transmisión de energía más versátil y ampliamente utilizada antes de la introducción de la electricidad. ¹²

Debido a que la energía eléctrica aún se distribuía a bajos voltajes: el aire esta disponible en cualquier lugar y su escape no presenta problemas, mientras que los sistemas hidráulicos requieren un suministro de agua suficiente y un medio para drenar el fluido después del uso.

Como tecnología de transmisión de energía, el aire comprimido se aplicó por primera vez en los túneles y la minería. Brindaba una respuesta a la necesidad de un taladro mecánico de roca para la construcción de canales y ferrocarriles, donde la construcción del túnel formaba un importante cuello de botella. Bajo severas condiciones, debido a la dureza de la roca, el avance del túnel con la perforación manual -con pico y explosivos- se midió en pulgadas por día, y los túneles de tan solo media milla de longitud podían tardar años en completarse. ¹²

En la nueva configuración, los motores de vapor comprimían aire sobre el suelo, y este era canalizado en los pozos o túneles. El avance de la transmisión de potencia de aire comprimido y las herramientas de perforación neumática ocurrió con la excavación del túnel Mont Cenis de 13,7 km de longitud en los Alpes, que se completó en solo 14 años (1857-1871). La tecnología se extendió rápidamente a la industria minera, especialmente en los EE. UU., donde el aire comprimido no solo funciona con perforadoras de roca sino también con otras maquinas, como las de transporte, bombeo y estampado. ¹² ¹³ ¹⁴ ¹⁵ ¹⁶ ¹⁷ ¹⁸

La red de aire comprimido de París

Con su efectividad demostrada de manera tan espectacular en la perforación de potencia, el aire comprimido se adaptoó a una gama cada vez mayor de operaciones industriales: martilleo, remachado, pintura y pulverización, manejo de presión de fluidos en el procesamiento entre una serie de otros usos. En los Estados Unidos, la neumática llegó a ser ampliamente introducida como un sistema de potencia auxiliar en la fabricación desde la década de 1880. El Censo de 1900 se refirió a la introducción generalizada de herramientas neumáticas pequeñas como posiblemente “el desarrollo de herramienta única más importante de la década”. ¹²

Casi al mismo tiempo en Europa, los franceses llevaron la transmisión de energía neumática un paso más alla al establecer una red de distribución de energía en toda la ciudad en París. Permanecería en uso durante ma s de 100 años (de 1881 a 1994), distribuyendo aire comprimido a una presión relativamente baja de 5-6 bar en una red de (eventualmente) más de 900 km, atendiendo a más de 10,000 clientes. ¹² ¹³ ¹⁴ ¹⁵ ¹⁶ ¹⁷ ¹⁸

La red de aire comprimido de París comenzó como un sistema diseñado exclusivamente para regular los relojes por impulsos de aire comprimido enviados a traves de tuberías subterráneas. En 1889, la red en París estaba regulando 8,000 relojes a través de 65 km de red. El servicio de regulación del reloj se retiró en 1927, después de que quedó claro que la electricidad era la energía más adecuada para el trabajo. Sin embargo, en ese momento, la red de aire comprimido en París había demostrado ser muy exitosa en pequeños establecimientos industriales y de servicios. ¹² ¹³ ¹⁴ ¹⁵ ¹⁶ ¹⁷ ¹⁸

Los franceses establecieron una red de distribución de energía en toda la ciudad en París, que atendió a más de 10.000 clientes y permaneció en uso durante 100 años.

Ya en 1892, F.E. Idell escribió que “entre los propósitos industriales más pequeños para los cuales se usan los motores de aire en París, encuentro la conducción de tornos para metal y madera, de sierras circulares, taladros, pulidoras y muchos otros. Tambien se utilizan en los talleres de carpinteros, ensambladores y ebanistas, herreros, fabricantes de paraguas, fabricantes de collares, encuadernadores y, naturalmente, en muchos lugares donde se utilizan máquinas de coser, tanto por modistas, sastres, y zapateros, desde la más pequeña hasta la más grande". ¹⁸

Central energetica de la red de aire comprimido en París. Fuente: [Museo de Retrotecnología](http://www.douglas-self.com/MUSEUM/POWER/airnetwork/airnetwork.htm)

Con los años, la energía eléctrica se volvió más importante y el uso comercial y doméstico del aire comprimido disminuyó. Sin embargo, el consumo industrial de aire comprimido siguió creciendo y muchas fábricas grandes en París , desde fabricantes de automóviles hasta fabricantes de vidrio, estuvieron conectadas a la red de distribución de energía hasta el final. Los dentistas se convirtieron en nuevos usuarios durante los años setenta y ochenta. ¹² ¹³ ¹⁴ ¹⁵ ¹⁶ ¹⁷ ¹⁸

Primera lección: evitar las conversiones de energía

¿Qué se puede aprender al comparar tecnologías historicas y actuales basadas en aire comprimido? Una primera y crucial diferencia es la cantidad de conversiones de energía involucradas. En los sistemas históricos, la energía mecánica (por ejemplo, de una noria o una máquina de vapor) se convertía directamente en aire comprimido (utilizando un compresor de aire) y luego, con mayor frecuencia, se convertía de nuevo en energía mecánica (por ejemplo, moviendo un martillo neumático) En consecuencia, solo hubo dos fuentes de pérdida de conversión de energía: en el compresor de aire y en el expansor de aire.

El aire comprimido sigue siendo vital para la productividad de muchas industrias y servicios en todo el mundo y se utiliza en miles de aplicaciones, desde el envasado de alimentos y la fundicón de metales hasta la fabricación de microchips y plásticos. Sin embargo, el aire comprimido ahora es producido por compresores de aire que funcionan con electricidad. Esto introduce dos fuentes adicionales de perdida de energía: el generador eléctrico (que convierte la energía mecanica de una fuente de energía en electricidad) y el motor eléctrico (que convierte la energía electrica en energía mecanica para hacer funcionar el compresor de aire). Como resultado, el uso industrial actual de aire comprimido es muy derrochador: suponiendo que cada convertidor tiene una eficiencia del 75% eficiente, y suponiendo que no haya otras pérdidas de energía, solo el 30% de la entrada de energía se convierte en una salida de energía útil. ¹⁹

En París, el aire comprimido se canalizaba a traves del sistema de alcantarillado.

La eficiencia general del sistema de las dos plantas CAES existentes es aún peor que eso: no solo existe el paso de conversión adicional al comienzo de la cadena (la perdida de energía en el generador del molino de viento y en el motor electrico que funciona con el compresor), sino también al final de la cadena. Esto contrasta con las aplicaciones industriales, donde el producto final es aire comprimido: una planta CAES convierte el aire comprimido nuevamente en electricidad.

Cuando se dice que la eficiencia de una planta de CAES es de 40-50%, esto solo se refiere a las pérdidas en el compresor de aire y el expansor de aire (eficiencia de electricidad a electricidad). Sin embargo, si incluimos las conversiones hacia y desde la electricidad, la eficiencia general del sistema disminuye a menos del 20%, asumiendo de nuevo que cada convertidor tiene una eficiencia del 75%.

Ahora imagine que una fábrica usa electricidad de una planta de CAES para alimentar sus compresores de aire industriales, un escenario perfectamente posible. Obtendríamos la siguiente cadena de conversión de energía: la energía mecánica se convierte en electricidad, la electricidad se convierte en aire comprimido, el aire comprimido se convierte en electricidad, la electricidad se convierte en aire comprimido y el aire comprimido se convierte en energía mecánica. Eso no es dos, ni cuatro, sino seis fuentes de pérdidas por conversion de energía. Suponiendo que cada convertidor es 75% eficiente, la eficiencia general del sistema ahora cae por debajo del 10%.

Si conectamos una planta de CAES directamente a una fábrica que usa herramientas neumáticas, al conectar el aire comprimido de una a otra, no habría necesidad de convertir aire comprimido en electricidad y volver.

Por otro lado, si conectamos una planta de CAES directamente a una fábrica que utiliza herramientas neumáticas, al conectar el aire comprimido de una a otra, sufriremos solo cuatro fuentes de pérdida de energía (generador, motor, compresor, expansor). En la planta de CAES, ya no es necesario convertir el aire comprimido almacenado en electricidad, mientras que en la fábrica no hay necesidad de comprimir el aire una segunda vez, utilizando electricidad. CAES y una fábrica podrían estar a una distancia de hasta 25 km, la distancia hasta la cual el aire comprimido se puede distribuir de manera eficiente.

Mapa. Fuente: [Museo de Retrotecnología](http://www.douglas-self.com/MUSEUM/POWER/airnetwork/airnetwork.htm).

El siguiente paso sería comprimir el aire en una planta de CAES utilizando un enlace mecánico directo entre el molino de viento y el compresor de aire, omitiendo así la conversión de energía mecánica a electricidad y viceversa. Tal enfoque -que se ha demostrado a pequeña escala, en configuraciones ligeramente diferentes ⁸ ²⁰ ²¹, haría CAES completamente independiente de la electricidad y llevaría los pasos de conversión de energía a dos, como en todos los sistemas históricos. Las únicas pérdidas por conversión de energía restantes serían en el compresor de aire y en el expansor de aire.

Una conexión rígida entre el eje del molino de viento y el compresor de aire también mejoraría la eficiencia de una planta de CAES que no esta conectada a una fábrica sino que suministra electricidad para fines generales, aunque la ganancia de eficiencia sera menor. Obviamente, la compresión mecánica del aire solo funciona con molinos de viento y no con paneles solares fotovoltáicos, que no producen energía mecánica.

Segunda lección: usar calor y frío para otros fines

Una segunda diferencia relacionada entre los usos presentes e históricos del aire comprimido es cómo lidiar con las diferencias de temperatura causadas por la compresión y expansión del aire. Para mejorar la eficiencia, ambas plantas de CAES operativos usan múltiples compresores de aire. La compresión de múltiples etapas aumenta progresivamente la presión y enfría el aire después de cada etapa de compresión, utilizando agua circulante que se bombea a una torre de enfriamiento y se libera a la atmósfera. ²² ²³

En la actualidad, la mayoría de los ingenieros de CAES se centran en mejorar aún más la eficiencia mediante el uso del calor de compresión residual para recalentar el aire comprimido durante la expansión. Este me todo se llama “CAES Adiabático Avanzado” (AA-CAES) o “CAES sin combustible” y elimina la necesidad de recalentar con gas natural como en el CAES “diabático” estándar. Se espera que la tecnología alcance una eficiencia general de aproximadamente 70%, acercándola a la eficiencia de las baterías químicas y las plantas hidroeléctricas de almacenamiento por bombeo. ⁷

Sin embargo, AA-CAES sigue siendo una tecnología no probada hasta ahora: se han propuesto varias plantas, pero ninguna ha superado la etapa de diseño. ²² ²³ El problema es doble: primero, la mejora del proceso aumenta los costos de una planta de CAES del 20 al 40%; segundo, reutilizar el calor residual del proceso de compresión es un desafío tecnológico. Para transferir calor a una velocidad alta con una diferencia de temperatura mínima, se requiere un área de contacto muy grande. ⁷

En la red de energía de aire comprimido de París, el enfriamiento proporcionado por la expansión del aire se usó para la refrigeración, la congelación, la enfriamiento y la ventilación.

Si observamos los sistemas neumáticos más antiguos, vemos que hay otras maneras mas fáciles de aprovechar las diferencias de temperatura debido a la compresión y expansión. En la red de energía de aire comprimido de París, los ingenieros aprovecharon el enfriamiento que proporciona la expansión del aire. En París, el aire comprimido solía calentarse con coque antes de ser utilizado por un motor neumático, lo que aumentaba la producción de energía de una manera muy similar al uso de gas natural en los sistemas CAES actuales.

Sin embargo, en bares y restaurantes, estos recalentadores no fueron utilizados. En cambio, el aire frío se uso para fines de refrigeración, congelación, enfriamiento o ventilación. En 1892, F.E. Idell describió un restaurante de París donde el escape fue llevado a través de una chimenea de ladrillo en la bodega de cerveza. En este tiro, las garrafas se congelaban y se fabricaron grandes moldes de hielo en bloque para el uso en la mesa mientras el aire todavía estaba lo suficientemente frío al pasar a través de la bodega de cerveza para hacer innecesario el uso de hielo, incluso en el clima más cálido". ¹⁸

El uso de aire comprimido para enfriar o congelar a veces iba de la mano con la producción de electricidad para la iluminación y la conducción de una dínamo. En estos casos, los motores de aire básicamente se trabajaron para su escape, con la luz eléctrica que es el subproducto. Aprovechando las diferencias de temperatura también se utilizó en las aplicaciones mineras anteriores, donde el escape de los taladros de roca ayudó a enfriar (y ventilar) las minas.

Una idea similar y prometedora hoy en día es el almacenamiento de energía de aire comprimido combinado con almacenamiento térmico para proporcionar electricidad, calefacción, refrigeración, refrigeracio n y / o ventilacio n al mismo tiempo. De hecho, este enfoque tambien evita varias conversiones de energía, ya que podría reemplazar a los refrigeradores, congeladores, acondicionadores de aire y sistemas de calefacción que funcionan con electricidad. El método podría funcionar a nivel de un distrito de la ciudad o un área industrial ²³, pero es especialmente interesante para el almacenamiento de energía descentralizada, utilizando contenedores artificiales de almacenamiento sobre el suelo.

Como hemos visto, una presión de aire más alta puede reducir en gran medida el tamaño de un recipiente de almacenamiento de aire comprimido, pero solo a expensas del aumento del calor residual. En los edificios individuales, el espacio para los recipientes de almacenamiento es limitado, mientras que hay una gran demanda de calor y frío, además de electricidad. El aumento de la presión de aire hace que el recipiente de almacenamiento sea más pequeño y aumenta la producción de calor y frío, satisfaciendo todas las necesidades energéticas de un hogar.

Algunos diseños propuestos siguen otros enfoques para lidiar con el calor de la compresión, y estos podrían funcionar tanto para sistemas de CAES a gran escala como los de pequeña escala. Una idea interesante es un sistema de almacenamiento de energía de aire comprimido que funciona tanto con energía eólica como con energía solar. [24] La energía eólica se almacena en forma de aire comprimido por la cadena del compresor, como en las otras plantas CAES. Sin embargo, la energía solar de un plato parabólico se almacena en un tanque térmico solar aislado y se utiliza para recalentar el aire comprimido antes de la expansión. Debido a que el calor del proceso de compresión ya no es necesario para calentar el aire después de la expansión, este se usa para producir agua caliente.

Un concepto similar para un diseño híbrido de almacenamiento de energía de aire comprimido y térmico utiliza calefacción eléctrica en lugar de energía solar térmica. ²⁴ Debido a que la carga de trabajo en estos sistemas se desplaza de la conversión pura a la inversión parcial en el almacenamiento térmico, se pueden lograr densidades de energía muy superiores a las CAES tradicionales y se puede reducir el tamaño del almacenamiento de aire.

Tercera lección: mejorar el compresor de aire

Una tercera forma de mejorar la eficiencia del almacenamiento de energía de aire comprimido es mediante el uso de compresores de aire y expansores con mayor eficiencia energética. Esta estrategia es opuesta a la anterior. En lugar de aprovechar el calor y el frío para hacer que el sistema sea mas eficiente, trata de minimizar la producción de calor residual durante la compresión (y, en consecuencia, limitar el enfriamiento durante la expansión).

Una vez más, vale la pena mirar hacia el pasado en busca de inspiración. Sorprendentemente, el Santo Graal de la compresión del aire “isotérmico”, en el que no se produce ningún calor residual, se descubrió hace 400 años. El compresor de aire hidráulico – o “trompe”, como se conocía originalmente – era una invención italiana mencionada por primera vez por nombre en 1588, pero posiblemente ya se conocía en la Antiguedad.

Desde 1600 en adelante, docenas de “trompe” proporcionaron una ráfaga de aire continuo a los primeros hornos de fundición de hierro y bronce en el Pirineo franco-español. ²⁵ ²⁶ ²⁷ En comparación con una rueda hidráulica que funciona con un compresor de pistón de madera, este era aproximadamente tres veces más eficiente, lo que permite una mayor producción de hierro con menos recursos de energía hidráulica.

El “trompe” consistía en uno o mas tubos verticales de madera a través de los cuales el agua se canalizaba por gravedad. Después de su descenso, el agua absorbe aire a través de orificios en el tubo y actúa como un pistón continuo para comprimir el aire. En la parte inferior del tubo, el aire se separó del agua en un receptáculo, después de lo cual se envió a la boquilla del horno mediante presión ajustable. Sorprendentemente, el compresor de aire hidráulico produjo aire comprimido sin partes móviles, a excepción de las válvulas de compuerta para cerrar el flujo de agua entrante. Esto lo convirtió en un dispositivo extremadamente confiable. ²⁵ ²⁶ ²⁷ ²⁸ ²⁹

El compresor de aire hidráulico produjo aire comprimido sin partes móviles, lo que lo convirtió en un dispositivo extremadamente confiable y eficiente.

En el siglo XIX, el diseño del compresor de aire hidráulico se mejoró aún más, haciéndolo más eficiente y práctico. En 1861, se construyó un compresor de aire hidráulico para impulsar los taladros de roca para la construcción del túnel Mont Cenis en los Alpes, pero la tecnología alcanzó su apogeo solo a fines del siglo XIX, en la industria minera.

Durante un período de 33 años que comenzó en 1896, se construyeron dieciocho gigantescos compresores hidráulicos de aire, principalmente en los EE. UU., Canada, Alemania y Suecia. En la más grande de estas instalaciones, que se construyeron parcial o completamente bajo tierra, el agua y el aire cayeron a través de tuberías y pozos, excavados en las rocas, que podían tener mas de 100 metros de profundidad y hasta 4 metros de ancho. La presión de entrada ascendió a 8 bar y la potencia de salida podría llegar a 3.000 kilovatios. ²⁸ ²⁹ ³⁰

Las primeras instalaciones utilizaron una multitud de pequeñas tuberías de aire descendentes, como en el “trompe” original, mientras que las instalaciones posteriores usaban solo dos ejes. Las compuertas y las tuberías forzadas suministraban agua a las “cabezas mezcladoras” de aire y agua, las cuales podían tener diversos diseños, y el aire comprimido a menudo se subdividía para llegar a diferentes minas y se canalizaba a muchos kilómetros de distancia. La mayoría de los compresores de aire hidráulicos funcionaron durante décadas, el último hasta 1981. ²⁸ ³⁰

Las pruebas de rendimiento, realizadas periódicamente entre los años 1890 y 1950, reportan que la eficiencia de conversión de energía hidroeléctrica a neumática vario entre 53% y 88%. Una investigación más reciente ha reducido estos números al tomar en cuenta los efectos de solubilidad del gas, informando eficiencias de 40 a 78%. ²⁸ ²⁹ Aunque la compresión de aire hidráulico produce poco calor residual, se introduce un nuevo tipo de pérdida de energía: parte del aire se disuelve en el agua, evitando el proceso de separación aire-agua, reduciendo así el flujo de aire en la salida. ²⁸

Últimamente, el compresor de aire hidráulico ha suscitado un renovado interés. Un equipo de investigación canadiense desarrollo una plataforma de demostración de compresión de aire hidráulico de 30 m de altura en un antiguo pozo de ascensor de mina. ²⁸ ³¹ El “Proyecto Demostrador de HAC” (“The HAC demonstrator project” en inglés) mide y verifica el potencial de ahorro de energía de esta tecnología principalmente en aplicaciones para la minería. Sin embargo, también podría ser una alternativa para los compresores de etapas múltiples utilizados en la industria y en los sistemas CAES. Esto se debe a que el nuevo diseño también se puede configurar en de circuito cerrado, utilizando una bomba en lugar de una fuente de agua natural.

Aunque la bomba introduce un uso de energía extra, una configuración de circuito cerrado tiene dos ventajas importantes. En primer lugar, podría aplicarse en cualquier lugar, en lugar de tener que estar cerca de una fuente de agua explotable y una gran diferencia de altura. En segundo lugar, ofrece la oportunidad de suprimir los efectos indeseados de la física de la solubilidad, por ejemplo, mediante la adición de sal al agua circulante.

Según los investigadores, un compresor de aire hidráulico de circuito cerrado podría tener una eficiencia del 75%, teniendo en cuenta el uso de energía extra de la bomba. Esto es un 13% más eficiente que un compresor centrífugo de tres etapas, y las ventajas relacionadas al costo seran mayores debido a los menores requisitos de mantenimiento. ²⁸ ³¹

El compresor de aire hidráulico parece una combinación perfecta para sistemas CAES a gran escala con depósitos subterráneos. De hecho, muchos de los compresores de aire hidráulicos de los siglos XIX y XX utilizaron la cámara de separación de aire inferior también para el almacenamiento de energía de aire comprimido, en lo que podría considerarse el primer uso a gran escala de CAES. El almacenamiento, que podría ser de hasta 5.600 m3, se utilizo para satisfacer un exceso de demanda de aire a corto plazo, lo que significa que el compresor de aire hidráulico no tuvo que diseñarse para las cargas más grandes. ²⁹

El futuro del aire comprimido

Ninguna de estas ideas hará que las plantas de CAES sean 100% eficientes desde el punto de vista energético. Sin embargo, podrían ayudarlos a alcanzar eficiencias similares a las baterías, pero con problemas ambientales mucho menores y mucho menos consumo de energía. En el siguiente artículo, nos enfocaremos con más detalle en los sistemas CAES de pequeña escala, que prometen ser una alternativa sostenible a las baterías químicas en sistemas fuera de la red.

Gracias a George Fleming.

Chen, Haisheng, et al. “Compressed air energy storage.” Energy Storage-Technologies and Applications. InTech, 2013. https://www.intechopen.com/books/energy-storage-technologies-and-applications/compressed-air-energy-storage ↩︎ ↩︎
Luo, Xing, et al. “Overview of current development in electrical energy storage technologies and the application potential in power system operation.” Applied Energy 137 (2015): 511-536. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261914010290 ↩︎ ↩︎
Barnhart, Charles J., and Sally M. Benson. “On the importance of reducing the energetic and material demands of electrical energy storage.” Energy & Environmental Science 6.4 (2013): 1083-1092. https://gcep.stanford.edu/pdfs/EES_reducingdemandsonenergystorage.pdf ↩︎ ↩︎
Solo una de estas plantas CAES se usa (parcialmente) para almacenar el excedente de energía eólica. Ambas fueron diseñadas como plantas de potencia pico con motivos económicos. ↩︎
Kaiser, Friederike. “Steady State Analyse of existing Compressed Air Energy Storage Plants.” Power and Energy Student Summit (PESS). Dortmund, Germany (2015). https://www.efzn.de/uploads/tx_wiwimitarbeiter/S02.2.pdf ↩︎
Las eficiencias más altas se alcanzan en condiciones de funcionamiento óptimas. La pérdida de eficiencia adicional es causada por el hecho de que durante la expansión, el depósito de almacenamiento se descarga y la presión disminuye. Mientras tanto, se requiere que la presión de entrada para el expansor varíe solo en un rango mínimo para garantizar una alta eficiencia durante la expansión. Para reunir ambos requisitos, el aire se puede almacenar en un tanque con presión excedente y reducir a la presión de entrada del expansor requerida, lo que obviamente está relacionado con la pérdida de eficiencia. ↩︎
Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage (AA-CAES), Energy Storage Association. Retrieved May 2018. http://energystorage.org/advanced-adiabatic-compressed-air-energy-storage-aa-caes ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Sun, Hao, Xing Luo, and Jihong Wang. “Feasibility study of a hybrid wind turbine system–Integration with compressed air energy storage.” Applied Energy 137 (2015): 617-628. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261914006680 ↩︎ ↩︎
De hecho, las plantas CAES de hoy son esencialmente turbinas de gas convencionales en las que la compresión del aire de combustión se separa del proceso real de la turbina de gas. A diferencia de las turbinas de gas convencionales, que consumen aproximadamente dos tercios de su combustible de entrada para comprimir el aire en el momento de la generación de energía, CAES precomprime el aire con electricidad de bajo costo de la red eléctrica, en horas de menor actividad, y lo utiliza con algo combustible de gas para generar electricidad cuando sea necesario. ↩︎
Smil, Vaclav. “Energy in world history.” (1994). ↩︎
Ewbank, Thomas. A Descriptive and Historical Account of Hydraulic and Other Machines for Raising Water, Ancient and Modern: Including the Progressive Development of the Steam Engine. No. 32707. Tilt and Bogue, 1842. ↩︎
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Las conversiones de energía no son necesariamente algo malo. La transmisión de potencia mecánica no implica conversiones de energía, pero tiene pérdidas de energía muy elevadas cuando es transportada a largas distancias y cuando se subdivide para una gran cantidad de máquinas. Esta es la razón por la cual los llamados ” equipos de transmisión eólica y neumática” aparecieron en la escena en el siglo XIX. Aunque su conversión a otra forma de energía implica una pérdida de energía, esta pérdida se compensa , ya que su eficiencia es mucho mayor en la transmisión y subdivisión. Sin embargo, la combinación de dos equipos de transmisión eólica y neumática, como el aire comprimido y la electricidad, es un desperdicio por definición. ↩︎
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Vuelta a lo Básico: Hidroenergía Directa

Sun, 11 Aug 2013 00:00:00 +0000

Despulpadora de café de energía hidráulica directa. Fuente: [Brian W. Raichle](http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0973082612000634).

Hoy en día, todas las centrales de energía hidráulica producen electricidad. Transformar la energía en electricidad parece ser la única manera de aprovechar el potencial del agua, pero no lo es. Durante casi dos mil años, las ruedas hidráulicas accionaron directamente las máquinas por transmisión mecánica. En América del Sur, algunos pequeños sistemas de hidroenergía directa son un claro exponente al combinar el uso de materiales modernos con otros métodos anticuados de mecanización hidráulica. Esta perspectiva es en realidad más eficiente, ya que se necesita menos agua para producir una cantidad dada de energía. Así, se reducen los costes de la hidroenergía, y permite que corrientes fluviales muy poco caudalosas puedan producirla.

Las instalaciones hidroenergéticas en funcionamiento hoy son en realidad menos eficientes que las de siglos anteriores

A través del curso de la historia, la eficiencia en las máquinas motrices de energía hidráulica ha aumentado a un ritmo constante. Los molinos hidráulicos de madera, que aparecieron hace más de 2000 años, convertían una cantidad relativamente pequeña de la hidroenergía en potencial mecánico: la eficiencia era de 5 a 15% en el caso de la rueda hidráulica horizontal, de 20 a 30% en el de la rueda hidráulica vertical de admisión inferior, y de 50 a 60% en el caso de la rueda hidráulica vertical de admisión superior. ¹

Las ruedas hidráulicas de hierro, que aparecieron a finales del siglo XVIII, habían mejorado el índice de eficiencia de la rueda vertical de admisión superior, de 65 a 85%. ¹ Las turbinas hidráulicas, que fueron desarrolladas en el siglo XIX, y que son las máquinas motrices de propulsión hidráulica que aún hoy utilizamos, generalmente convertían más del 85% de la energía cinética inherente a la fuente de energía hidráulica en potencia mecánica para el eje de la turbina. ² Las turbinas hidráulicas son entre diez y veinte veces más compactas que las ruedas hidráulicas para la misma potencia de salida, una ventaja que dio lugar a unas máquinas motrices mucho más económicas y potentes. Las turbinas son ampliamente más aplicables que las ruedas hidráulicas, porque las ruedas hidráulicas no podrían hacer un uso eficiente de una carga hidráulica (la distancia vertical recorrida por el agua) mucho mayor que su propio diámetro. ¹

Por Qué la Hidroenergía Moderna es Menos Eficiente

A pesar de estas mejoras significativas, las instalaciones hidráulicas de hoy en día son en realidad menos eficientes que las de siglos anteriores. Esto es así debido a la electricidad. No mucho tiempo después de la introducción de la turbina hidráulica, se produjo otro cambio: en lugar de utilizar máquinas motrices de propulsión hidráulica para ejecutar la maquinaria directamente (como había sido el caso durante siglos), las turbinas de agua fueron (y todavía lo son) utilizadas para generar electricidad. Esta perspectiva moderna ha introducido un déficit de energía que ha anulado cualquier progreso detrás de la eficiencia del diseño hidroenergético.

Despulpadora de café de energía hidráulica directa. Fuente: [Brian W. Raichle](http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0973082612000634).

En una instalación hidroenergética moderna, una turbina hidráulica convierte la energía del agua en movimiento en energía de rotación en su eje, que después se convierte en energía eléctrica por el generador que está acoplado a la turbina. A continuación, la energía eléctrica se convierte de nuevo en energía de rotación por el motor eléctrico de la máquina que está siendo accionado. Cada conversión de la energía introduce pérdida de energía. Esta pérdida de energía se produce debido a la fricción, observable en forma de calor, vibración y ruido. La fricción se produce a todos los niveles de la transmisión eléctrica: en la turbina, en el generador y en el motor. Los componentes adicionales, tales como las baterías, los sistemas de accionamiento e inversores pueden aumentar aún más las pérdidas en cuanto a eficiencia.

Es posible calcular el índice de eficiencia para cada unidad de hidroenergía moderna mediante la medición de la diferencia entre la entrada de la turbina y la salida del generador eléctrico. Una central de hidroenergía de tamaño doméstico que genere energía eléctrica de corriente alterna (C.A.) tendrá una transferencia de energía “water-to-wire” (literalmente “desde el agua hasta el cable”, implicando todo el proceso de generación de energía desde la fuente hidráulica) de entre 60% y 70% en su mejor rendimiento. Los sistemas eléctricos de corriente continua (C.C.) más pequeños, que requieren inversores y generalmente tienen bancos de batería, tiendrá un índice de eficiencias más bajo entre 40% y 60%. ³

Una despulpadora de café de hidroenergía directa en Nicaragua se ha desempeñado perfectamente durante cinco cosechas

La pérdida de energía en los motores eléctricos de los aparatos que son alimentados no está incluída, pero también debería considerarse (eficiencia “water-to-motor”). La eficacia de un motor eléctrico puede variar considerablemente –desde menos de 60% para los motores pequeños hasta más de 95% para los motores grandes. Como promedio, una instalación de energía hidroeléctrica sólo convierte alrededor de la mitad de la energía hidráulica disponible en trabajo útil.

Esto significa que una pequeña central hidráulica moderna tiene un índice de eficiencia similar a una configuración de siglos de antigüedad que emplease una rueda hidráulica de madera, vertical y de admisión superior (50-60%), y que esta contraparte moderna es considerablemente menos eficiente que las ruedas hidráulicas de hierro del siglo XVIII (65-85%). En una anticuada instalación hidráulica, sólo se daba una conversión de energía; una rueda hidráulica convirtió la energía inherente a la fuente hidráulica en energía de rotación en su eje. El mismo eje también movía la maquinaria, de manera que la única fuente de pérdida significativa de energía se daba en la propia rueda hidráulica. ⁴

Despulpadora de café de energía hidráulica directa. Fuente: [Brian W. Raichle](http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0973082612000634).

Tengan en cuenta que ésta no es la eficiencia total de la instalación hidroenergética: la fricción también se produce en el conducto que transmite el agua a la turbina. La mayoría de los sistemas hidráulicos pequeños no utilizan presas. En su lugar, desvían una fracción del agua de una corriente fluvial hacia abajo a través de una tubería. Las pérdidas de energía en una tubería son idénticas para las instalaciones hidroeléctricas que para las de hidroenergía directa. De ahí que, para el fin de nuestra comparativa, estas pérdidas de energía pueden pasarse por alto.

Por Qué Tiene Sentido la Hidroenergía Directa

Hay una posible configuración hidráulica en particular que merece una atención considerable: la turbina hidráulica que acciona directamente la maquinaria, sin el paso intermedio de generar electricidad. Dependiendo del tipo de turbina que se utilice en tal sistema, el valor que corresponde a la eficiencia “water-to-motor” es aproximadamente de 80 a 95%. Implementar esta forma de energía hidráulica directa duplica la eficacia de una instalación hidroeléctrica a pequeña escala. ⁴

La mayor eficiencia de la energía hidráulica directa trae ventajas importantes. Si omitimos el paso intermedio al generar electricidad, puede recogerse considerablemente más energía y utilizarse a partir de una carga hidrostática dada (la distancia vertical recorrida por el agua) y una tasa de caudal hidráulico (la cantidad de agua que transporta una corriente de agua). Esta ventaja puede contribuir a aumentar la producción de energía en sitios existentes de potencial hidráulico. También significa que más sitios de potencial hidráulico quedarán disponibles, y que las relativamente pequeñas corrientes fluviales y ríos podrán ser compartidos por varias unidades de energía hidráulica.

Despulpadora de café de hidroenergía directa. Fuente: [Brian W. Raichle](http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0973082612000634).

A causa de su mayor eficiencia, un sistema de hidroenergía directa es también más barato que un sistema de energía hidroeléctrico. Se necesita menos agua para producir una cantidad dada de energía, lo cual significa que todos los componentes de la instalación se reducirán en tamaño, coste y otros recursos. Por ejemplo, se requiere menos ingeniería civil. El agua puede transportarse a la turbina a bajo coste, baja presión, fácilmente transportable, de manera flexible; los tubos de plástico son pequeños en diámetro en contrasposición a los conductos de carga, rígidos y de gran diámetro, comunes en las centrales de energía hidroeléctrica. Las conexiones flexibles entre la tubería de carga y la turbina también simplifican la instalación.

En último lugar, pero igualmente importante, una mayor eficiencia de la hidroenergía directa limita el impacto ecológico de su lozalización. El mantenimiento de agua en la fuente de energía, en cantidades suficientes para que la vida acuática prospere, constituye la piedra angular de la producción de energía microhidráulica, ambientalmente racional. Este tipo de sostenibilidad ecológica es más fácil de conseguir con la hidroenergía directa porque requiere de menos agua.

Enfoque de “Vieja Escuela”, Materiales Modernos

Muchas ONG están introduciendo pequeños sistemas de energía hidráulica en países en vías de desarrollo. Casi todos ellos están encaminados a la producción de electricidad. Sin embargo, hay unas pocas excepciones a esta práctica habitual. En 2007, un equipo de la Appalachian University, Estados Unidos, diseñó, construyó e instaló una máquina despulpadora de café de hidroenergía directa en Nicaragua. De acuerdo al estudio reciente Energy for sustainable development, ha “funcionado a la perfección durante cinco cosechas”. ⁵

Debido a que se necesita menos agua para producir una cantidad dada de energía, todos los componentes del sistema se reducen en tamaño y coste

Gran parte de la energía necesaria para la recolección y procesamiento de café se provee de trabajo manual. Uno de los pasos más intensivos y tediosos en el trabajo de procesamiento del grano de café es la despulpación. En el pasado, el proceso de despulpado estaba restringido a una máquina impulsada manualmente, y llevaría toda una noche completarlo. Ahora, con la ayuda de las tecnologías de hidroenergía directa, la despulpación puede completarse en dos o tres horas.

El rodete de bronce del motor hidráulico modelo 150. Fuente: [Campo Nuevo](https://www.facebook.com/media/set/?set=a.294347793935906.63549.294293947274624&type=3).

La instalación puede suministrar un máximo de 800 vatios de potencia mecánica con una carga hidráulica de 35 metros y un caudal de 300 litros por minuto. Los costes de materiales ascendieron a $1900 USD . En comparación, Practical Action expone que, utilizando las tecnologías apropiadas, una instalación hidroeléctrica a pequeña escala cuesta de $1800 a $6000 USD por kilovatio instalado. Se emplean alrededor de dos kilovatios de energía mecánica para producir un kilovatio de energía eléctrica, así que la hidroenergía directa es al menos dos veces tan viable económicamente como una operación hidroeléctrica con la misma tasa de producción de energía.

Control Preciso

La turbina utilizada por la depulpadors de café con hidroenergía directa es un Water Motor 90 disponible comercialmente en Campo Nuevo, Bolivia. De acuerdo con el fabricante, la máquina compacta (16 x 16 x 32 cm) es “la única turbina moderna diseñada para impulsar máquinas comunes con la energía del agua”. La turbina utiliza un rodete tipo Turgo de 9 cm de diámetro, que convierte la energía hidráulica en energía mecánica con un porcentaje de eficiencia de 80 a 85%. Es apropiado para sistemas de carga moderada a alta. El modelo 150, más grande, tiene un rodete de 15 cm de diámetro y produce unas tres veces más energía.

El motor hidráulico es tan fácil de controlar y ajustar como un motor eléctrico. Cuenta con un interruptor de encendido que permite el control al instante de encendido/apagado, lo que lo hace apto para máquinas de energía directa que deben encenderse y apagarse muchas veces durante su uso. El mecanismo funciona por deflexión del agua desde el rodete, de modo que la fuerza de la corriente no aumenta la presión en la tubería de carga.

La potencia de salida de la turbina puede ajustarse con precisión. Como cualquier otra turbina de impulso, un rodete Turgo es impulsado por chorros de agua de alta velocidad . Un recolector separa el flujo hidráulico en cuatro tubos más pequeños, con cada corriente que lleva a uno de los cuatro chorros de conducción de la rueda de la turbina.

El motor hidráulico de Campo Nuevo en su carcasa. Fuente: [Campo Nuevo](https://www.facebook.com/media/set/?set=a.294347793935906.63549.294293947274624&type=3).

Cada uno de los cuatro inyectores tiene una válvula individual para proporcionar una amplia gama de flujos, de modo que el motor puede ejecutar de uno a cuatro chorros en una sóla vez. Además, los chorros pueden ajustarse a varios tamaños. Este mecanismo permite medir y ajustar con precisión la salida de energía del motor,y se adapta a las variaciones estacionales en el flujo de las aguas.

Unidad de Carpintería de Hidroenergía Directa

En el sitio piloto de Campo Nuevo, emplazado en los Andes, el motor hidráulico pone en marcha una gran variedad de máquinas, incluyendo una pequeña unidad de carpintería (mesa de aserrado, máquina fresadora y de ensamblaje, taladro, disco abrasivo), una hormigonera y un molino de grano. Cuando la energía mecánica no está siendo utilizada por ninguna de estas máquinas (por ejemplo por la noche), el motor pone en marcha un generador que almacena la energía eléctrica en las baterías para la iluminación y otros fines. El motor hidráulico también puede operar un compresor de aire para ejecutar herramientas neumáticas. (En principio, también podría hacer funcionar un compresor de refrigerador). ⁶

Un pequeño tanque de almacenamiento permite ejecutar máquinas aún más potentes

El motor hidráulico del sitio piloto suministra una energía similar a un motor eléctrico de 0.75 caballos de vapor (560 vatios), a 1450 rpm utilizando una corriente fluvial con una caída vertical de 18 m y un caudal hidráulico medio de 310 litros por minuto. Estas condiciones son menos que ideales para un sitio de energía hidroeléctrica, pero para la hidroenergía directa la situación es perfecta.

Un pequeño tanque de almacenamiento acoplado a la unidad de hidroenergía directa permite ejecutar temporalmente incluso máquinas de mayor potencia. Dado que la operación de la mesa de aserrado requiere de 500 litros de agua por minuto (no disponible a menudo), de instaló el tanque de almacenamiento de 6000 litros, que mide 2 x 2 x 1.5 m. Permite a la mesa de aserrado funcionar durante 15 minutos seguidos. Esta salida de potencia adicional añade más de dos horas de tiempo de funcionamiento en el transcurso de una jornada de trabajo de diez horas.

Una configuración de motor hidráulico ejecutando una mesa de aserrado y un generador. Fuente: [Campo Nuevo](https://www.facebook.com/media/set/?set=a.294347793935906.63549.294293947274624&type=3).

Todas las máquinas (incluidos el generador y el compresor de aire) están colocadas directamente sobre o al lado de la cubierta de la turbina. Estas herramientas son acoplables a (e impulsadas por) la misma correa. El motor hidráulico sólo puede operar una máquina de una vez, puesto que no hay distribución de energía. Esto funciona bien en un taller, porque muchas máquinas y herramientas son utilizadas intermitentemente.

La misma configuración se utiliza para la despulpadora de café de hidroenergía directa en Nicaragua, descrito anteriormente. Los granos de café son recolectados de diciembre a febrero, y deben ser despulpados dentro de las 24 horas posteriores a la recolección. Esta restricción de procesado significa que el aparato extractor de pulpa sólo se utiliza por la noche para una pequeña fracción del año. De ahí que la instalación de hidroenergía directa esté a menudo disponible para otras aplicaciones (como aserrar, taladrar, un compresor de aire, o un generador eléctrico). Aunque la turbina que acciona el despulpador de café puede proporcionar hasta 800 vatios de energía mecánica, el propia aparato extractor de pulpa de café utiliza sólo un cuarto de la energía hidráulica y un chorro para disponer de 200 vatios para su funcionamiento.

Actualización de Molinos Hidráulicos Medievales

¿Estamos asistiendo a un renacimiento de la energía hidráulica directa? Tal vez, pero lo cierto es que esta forma de producción de energía nunca ha desaparecido. En algunas regiones montañosas, todavía hoy hay ruedas hidráulicas en funcionamiento que comparten un diseño similar a los molinos hidráulicos, tan extensivamente utilizados en la Europa medieval. El eje de rotación acciona directamente la maquinaria, encontrado hoy más comúnmente como molinos de grano para la producción de harina.

En aldeas remotas de Nepal, muchos granjeros emplean los molinos de agua tradicionales de madera para moler el grano. Entre 25000 y 30000 de ellos están en funcionamiento aún hoy. En Nepal, el objetivo no es volver a reintroducir la energía hidráulica directa, sino asegurarse de su permanecimiento. Es por ello que la ONG nacional Centre for Rural Technology Nepal (CRT/N) dirige un programa de renovación y actualización de estos molinos. Las ruedas hidráulicas mejoradas permiten moler el grano de manera más eficiente y alargar sus vidas útiles, para así competir mejor con los molinos alimentados por diésel.

Imagen: [CRT/N](http://www.crtnepal.org/).

Básicamente, CRT/N actualiza las ruedas hidráulicas de estilo medieval a las ruedas hidráulicas del siglo XIX, mediante la sustitución de piezas clave de madera como el eje y el rodete por piezas metálicas de precisión y producción local. El conducto forzado de madera que lleva el agua a los molinos es reemplazado por un tubo de polietileno de alta densidad que reduce las fugas y otros problemas evitables.

En Nepal, una ONG ha actualizado más de 5000 molinos hidráulicos de madera,todos aún operativos, a los estándares del siglo XIX, duplicando su eficiencia y permitiéndoles competir con el combustible diésel

CRT/N llama a su tecnología Improved Water Mill (IWM). Las estimaciones sugieren que la capacidad de molido de los molinos actualizados se ha duplicado, lo que corresponde netamente a las cifras de eficiencia que presentamos al inicio de este artículo. Una mayor eficiencia permite usar menos agua, y que los molinos puedan operar durante períodos más extensos del año.

Sustitución de Motores Diésel

La ONG ha actualizado 5700 molinos hidráulicos desde 1990 hasta 2009. Algunas de estas actualizaciones (237 para ser exactos), también implicaron adaptar los molinos hidráulicos para que puediesen accionar otras máquinas, tales como las de descascarillado de arroz, prensas de aceite, máquinas de aserrado o un generador eléctrico. Para lograr esta variabilidad, se instala un eje más largo que desconecta el rodete de las piedras del molino. En lugar de conectar a las piedras del molino, el eje de molido opera desde el eje largo utilizando una correa de transmisión, permitiendo que otras máquinas sean impulsadas directamente por energía hidráulica.

Con un eje largo acoplado, diversas máquinas tales como un desgranador de arroz pueden accionarse desde un molino. Fuente: [CRT/N](http://www.crtnepal.org/).

Si bien estas ruedas hidráulicas actualizadas no alcanzan la alta eficiencia de las instalaciones de hidroenergía directa que utilizan turbinas, son menos costosas. Las actualizaciones básicas de un molino hidráulico cuestan 350 dólares estadounidenses (USD), mientras que la opción de hacer funcionar múltiples máquinas tiene un coste de 900 a 1200 USD. Por tanto, actualizar un molino hidráulico tradicional es al menos dos veces más económico que instalar un sistema de hidroenergía directa impulsado por turbina, y nuevo por completo. En Nepal, los molinos hidráulicos mejorados han reemplazado incluso algunos molinos de motor diésel, debido a que son menos costosos de mantener y producen harina de mejor calidad.

El proyecto de actualización de los molinos hidráulicos está todavía en curso. Proyectos similares pero mucho más pequeños han sido implementados por IT Power India, también en el Himalaya (70 molinos actualizados a un coste de 200 USD), y por SITMo en Filipinas (como parte de un esquema mayormente hidroeléctrico).

Lo Mejor de Ambos Mundos

Este alegato a favor de la hidroenergía directa no implica que debamos dejar de utilizar la electricidad. No todo puede impulsarse por energía mecánica; lo más importante, la iluminación y los equipos electrónicos. Por otra parte, mucha población del mundo en vías de desarrollo no tiene en absoluto acceso a la electricidad, forzándoles a utilizar en su lugar lámparas de queroseno, nocivas para la salud.

En todo caso, los ejemplos descritos con anterioridad muestran que podría ser interesante combinar ambos métodos. Los mejores resultados se obtendrían con una instalación hidroenergética que produjese potencial mecánico para las máquinas que estuviesen funcionando, pero que almacenase la energía eléctrica en baterías con fines como la iluminación y otros, siempre y cuando la energía mecánica no fuese requerida (por ejemplo, por las noches). En comparación a un sistema estrictamente mecánico, ofrecería importantes beneficios extra; en comparación a un sistema meramente eléctrico, ofrecería más energía y de manera mucho más eficiente.

Stronger than a Hundred Men: A History of the Vertical Water Wheel (Johns Hopkins Studies in the History of Technology), Terry S. Reynolds, 1983. See pages 106, 306-307, and 342-349. ↩︎ ↩︎ ↩︎
La eficiencia de la turbina hidráulica depende del tipo de turbina que se utilice. Hay muchos tipos de turbinas disponibles, y cada uno está dirigido a combinaciones específicas de la carga y el caudal hidráulicos. Para aplicaciones hidráulicas a pequeña escala, una eficiencia mínima de 80-85% se puede alcanzar en cualquier situación. Las turbinas Pelton son eficientes hasta en un 90% y las turbinas más grandes, eficientes por encima del 95%. ↩︎
Intro to Hydropower, Home Power Magazine, 2012. Otro recurso es Fact Sheet MicroHydro de la Appalachian State University, que estima un promedio de eficiencia del sistema de 53% (incluyendo la pérdida de energía en la tubería). Y un estudio reciente afirma: “Es común suponer una eficiencia total del sistema de 50-60%. Sin embargo, en la práctica, la potencia de salida real es un 30% tan bajo como el de la potencia de entrada en bruto para instalaciones muy pequeñas, y tan alto como el 70% para esquemas más grandes”. ↩︎
A esto hay que añadir la pérdida de energía en el tren de transmisión, necesario para que coincida la velocidad de rotación de la máquina motriz con la de la máquina que es accionada. Esta pérdida se ha incluido en los resultados de eficiencia de las instalaciones hidroenergéticas modernas, donde se utiliza un sistema de transmisión para que coincidan las velocidades rotativas de la turbina y el generador, pero no en los resultados de las instalaciones anticuadas. La pérdida de energía en el tren de transmisión puede ser bastante grande, por ejemplo al usar una rueda hidráulica de giro lento para operar un generador eléctrico o una máquina de aserrado circular, que requieren altas velocidades de rotación, y así elaborar un engranaje para intensificar la velocidad. Por otro lado, la pérdida de energía en la cadena de transmisión puede ser insignificante cuando una turbina hidráulica sea utilizada para impulsar maquinaria de giro rápido, ya que las turbinas hidráulicas tienen una velocidad de rotación mucho mayor que las ruedas hidráulicas. Esto también es válido para las máquinas operadas por ruedas hidráulicas que no requieran velocidades de rotación elevadas. Las turbinas que operen máquinas de rotación lenta necesitarán un engranaje para reducir la velocidad. Si la conexión está hecha por un único engranaje, cadena o correa, el tren de transmisión puede ser eficiente hasta en un 99%. ↩︎ ↩︎
Design and Construction of a Direct Hydro Powered Coffee Depulper, Energy for Sustainable Development 16 (2012) 401-405. Brian W. Raichle, Raymond S. Sinclair, Jeremy C. Ferrell. ↩︎
Water Power in the Andes. Yesterday’s Solution for Today’s Needs, Ron Davis, 1999. ↩︎

¿Cómo (no) resolver la crisis energética?

Wed, 18 Nov 2009 00:00:00 +0000

Imagen: Energias renovables. Fuente: ilustración de [Milo](http://milonu.blogspot.com/).

Por más que crezca la tasa de utilización de energías renovables, no seremos menos dependientes de los combustibles fósiles, mientras el consumo total de energía sigua creciendo. Las fuentes de energías renovables no pueden sustituir las plantas de carbón, petróleo o gas, ya que sólo satisfacen (parte de) la creciente demanda.

España, a pesar de su impresionante desarrollo como productora de energía eólica, es hoy tres veces más dependiente de los combustibles fósiles que hace una década.

A pesar de la mayor utilización de fuentes renovables de energía, cada día se queman más y más combustibles fósiles. Esto es así tanto en los EE.UU. como en Europa y en todo el globo, pero para hacernos una idea empezaremos por analizar la situación en España y en los Países Bajos, ya que ambos países son considerados ejemplos de compromiso por las energías renovables. Los Países Bajos poseen una tasa de utilización de energía nuclear e hidroeléctrica insignificante (verde, según algunos, no verde, según otros), mientras que en España ambas fuentes de energía se han mantenido sin cambios durante la última década, circunstancia que facilita los cálculos de Cuota de energías renovables.

Hace un año, España fue noticia en todo el mundo al darse a conocer que llegó a generar más del 53 por ciento de su electricidad mediante energía eólica. Si bien es cierto que esto sucedió durante una única noche de mucho viento, y sólo por algunas horas. No se puede negar que el desarrollo de la energía eólica en España es impresionante.

La electricidad generada por energía eólica creció un 8.000 por ciento entre 1996 y 2007, de 338 gigavatios-hora (GWh) en 1996 a 27.509 GWh en 2007. Con ello, la proporción de energía eólica en la producción de electricidad creció del 0,2% al 9% por ciento (fuente). En los Países Bajos, el total de electricidad “verde” generada aumentó en un 400 por ciento del 1998 al 2008, de 2.300 GWh a 9.500 GWh. Con ello, la cuota de energía renovable (principalmente biomasa y eólica) en la producción de electricidad aumentó desde un 2,5 por ciento a un 9 por ciento (fuente).

Todo esto suena muy bien, más aún si se compara con la situación en los Estados Unidos, donde la cuota de las energías renovables en la producción de electricidad (excluyendo la energía hidroeléctrica*) aumentó de 1,4% por ciento a 2,3% por ciento durante el mismo período 1998-2008 (fuente). En todo el globo la proporción de energías renovables aumentó de 1,12% por ciento en 1990 al 2,3% por ciento en 2006. Paradójicamente, al igual que los estadounidenses y el resto del mundo, los españoles y los holandeses son ahora aún más dependientes de los combustibles fósiles, que hace una década.

La producción total de electricidad

La explicación de esta mayor dependencia se debe al hecho que la producción total de electricidad en ambos países no ha dejado de crecer. En España, se pasó de consumir 174.246 GWh en 1996 a 303.293 GWh en 2007 (un aumento de casi el 80% por ciento en 11 años). La proporción de combustibles fósiles en la generación de electricidad aumentó de un 38% por ciento en 1996 a 59% por ciento en 2007, mientras que la cantidad absoluta de los combustibles fósiles utilizados para la generación de electricidad aumentó de 67.651 GWh a 179.737 GWh (fuente).

Así, entre 1996 y 2007 la cantidad de electricidad eólica en España creció en 27.171 GWh (alrededor de 30.000 GWh si se incluye el uso de la energía solar y biomasa), y la cantidad de electricidad que funcionan con combustible fósil creció con 112.086 GWh. A la vista de semejantes datos ¿puede alguien calificar de “verde” esta tendencia?

España hubiera obtenido los mismos resultados sin necesidad de haber construido ni un solo aerogenerador si se hubiera limitado a controlar el nivel de consumo energético a 85 TWh en lugar de los 112 TWh registrados.

Podría argumentarse que España pasó por una época de bonanza económica durante la última década y que no hizo más que ponerse al día con el resto de Europa. Por esta razón, es interesante observar la evolución en los Países Bajos que poseen una economía ya madura. La producción de electricidad holandesa aumentó de forma menos espectacular, de 92.000 GWh en 1998 a 105.000 GWh en 2008 (un aumento del 14% por ciento en 10 años).

La proporción de combustibles fósiles en la producción de electricidad en los Países Bajos, incluso disminuyó de 90% a 85% por ciento, pero aquí también la cantidad absoluta de la electricidad generada mediante combustibles fósiles creció de 83.000 GWh en 1998 a casi 90.000 GWh en 2008 (fuente).

Así, entre 1998 y 2008, la cantidad de electricidad “verde” en los Países Bajos creció con 7.200 GWh, mientras que la cantidad de “no-verdes” de electricidad creció a 7.000 GWh. Así es que los holandeses son hoy en día aún más dependientes de los combustibles fósiles destinados a la generación de electricidad que en 1998.

Evitar las emisiones

Claro que todo podría haber sido aún peor: Esa es la razón por la que los legisladores y reguladores prefieren hablar de “evitar el uso de energía de origen fósil” y “evitar las emisiones de CO2”. El razonamiento que esgrimen es el siguiente: Si no hubiésemos construido esas turbinas eólicas y paneles solares, habríamos quemado aún más combustibles fósiles . Pero, ¿a quién quieren engañar?

Los españoles podrían haberse “evitado” emitir esa misma cantidad de CO2 y gastar energía de combustibles fósiles si no hubieran construido ni una sola turbina eólica entre 1996 y 2007 y en su lugar, haber limitado el aumento del consumo de energía a 84.915 GWh, en vez de los 112.086 GWh consumidos en ese periodo.

De haber actuado de esa manera, ahora serían tan dependientes de los combustibles fósiles como lo son hoy y habrían emitido la misma cantidad de gases de efecto invernadero como lo hacen en la actualidad, pero todo esto sin necesidad de los 27.171 GWh de electricidad eólica. Pero, claro, estos datos no producen grandes titulares, que por otro lado, nadie lee.

Lo mismo puede decirse de los holandeses: podrían haber “evitado” la misma cantidad de energía de combustibles fósiles y las emisiones derivadas si en su lugar hubieran limitado el aumento del consumo de energía a 7.000 GWh, en lugar de los 14.000 GWh. registrados.

La energía incrustada

De hecho, este escenario de baja tecnología habría sido una opción más ecológica y energéticamente eficiente, ya que ambos países podrían haberse ahorrado la energía necesaria para construir las plantas generadoras de energías renovables y las mismas fuentes de energía – los paneles solares, turbinas eólicas y la madera de la biomasa.

La electricidad realmente ecológica no se produce gracias a una fuente de energía “limpia”, sino mediante una fuente “limpiadora” de energía. Los paneles solares, turbinas eólicas y los pellets de madera no utilizan gas o carbón durante su funcionamiento, pero sí requieren de energía para su fabricación (y debido a que en su mayoría son producidos lejos del lugar donde se utilizan estas cifras no aparecen en las estadísticas nacionales de consumo de energía).

El contenido de la energía incrustada de las turbinas eólicas y los paneles solares no constituye un problema si con ellos se remplazan plantas de energía que utilizan fuentes no renovables.

Hemos de tener en cuenta que el contenido de la energía incrustada de las turbinas eólicas (y los paneles solares) no constituye un problema si con ellos se remplazan plantas de energía que utilizan fuentes no-renovables, porque en ese caso ahorramos energía. Sin embargo, este no es el caso, y entonces la energía incrustada en esa capacidad añadida de generación de electricidad no es más que un uso extra de energía.

Se hizo demasiado

Esto no significa que las plantas de carbón sean preferibles a las turbinas eólicas y paneles solares. De hecho, si los holandeses hubieran construido las plantas (7.200 GWh) de energía renovable y no las (7.000 GWh) no-renovables, el resultado habría sido un verdadero progreso. De igual modo, si se hubiera mantenido el consumo de energía al nivel de 1998 sin construir planta alguna, renovable o no-renovable – también habría sido un progreso importante. Habrían conseguido ser menos dependientes de combustibles fósiles y emitir menos CO2 y contaminación a la atmósfera.

Lamentablemente nada de esto se hizo. Peor aún…., se hizo todo a la vez, la construcción de plantas de energía renovable, la construcción de más plantas de energía no-renovable, y se incrementó el consumo de la energía.

Acumulando fuentes de energía

Una vez más, esta tendencia no se limita a España y los Países Bajos (ver las cifras), y esto tampoco es un fenómeno nuevo. Lo que estamos haciendo desde hace más de 100 años, es acumular fuentes de energía. Hoy en día (en los Países Bajos, España, los EE.UU. y en todo el mundo) la cantidad absoluta de carbón consumido para la producción de electricidad es mucho mayor que hace un siglo, cuando no se hablaba de gas, petróleo o energía nuclear.

El sucio carbón del inicio de la revolución industrial no fue reemplazado por plantas de gas más limpias. Las plantas de gas se sumaron a las plantas de carbón. Más tarde, las plantas nucleares no sustituyeron a las de carbón existentes y las plantas de gas, sino se sumaron a ellas. Hoy en día, con las energías renovables, está sucediendo lo mismo. Se dirigen a satisfacer una demanda de energía que antes no existía. Utilizamos fuentes de energía renovable para alimentar número cada vez mayor de aparatos de succión de energía – y esto no nos va a llegar a ninguna parte.

Imagen: el consumo de energía de EE.UU. desde 1845 hasta 2001.

Hasta ahora, las nuevas y más limpias fuentes de energía siempre han sido utilizados para aumentar la producción de energía, no para que sea más “verde” (véase, por ejemplo la imagen de la izquierda, que representa el consumo de energía de EE.UU. desde 1845 hasta 2001, la fuente).

Lo que ha venido en llamarse transformación ecológica de la producción de electricidad y tanto da que hablar, sigue siendo un ilusión. No hemos avanzado un paso de como estábamos hace 5, 10, 20 o incluso hace 100 años. Más bien al contrario, las cosas van a peor día tras día.

Datos relativos frente a datos absolutos

A menudo, más importante que lo que hacemos, es lo que no hacemos. Una de las claves del progreso es reducir la proporción de las energías no-renovables en el total de energía producida, o al menos mantener el mismo nivel. En lugar de impulsar el desarrollo de más energía renovable, las autoridades deberían hacer todo lo posible para no permitir que se generen más kilovatios de energía no-renovable.

Todos los objetivos de la política se expresan en términos relativos – un enfoque estéril- mientras el consumo total de energía vaya en aumento.

El problema es que todos los objetivos de la política se expresan en términos relativos (como es el caso del porcentaje de la producción total de electricidad) y no en cifras absolutas. La Unión Europea tiene como objetivo generar, en el 2020, un 20 por ciento de la producción total de electricidad mediante energía eólica y el 15 por ciento mediante energía solar (fuente). Los EE.UU. tiene como objetivo generar un 25 por ciento de su electricidad mediante fuentes renovables para el 2025 (fuente). Ninguno de sus informes describen una meta en cifras absolutas. Este es un enfoque estéril, mientras el consumo de electricidad total vaya en aumento.

Estados Unidos

Por ejemplo, imaginemonos que los EE.UU. consiguen generar el 25% por ciento de su consumo de electricidad mediante energías renovables, y asumamos que esto les cuesta llevarlo a cabo 5 años más de lo que estaba previsto. De acuerdo con las proyecciones de la AIE, la demanda de electricidad de EE.UU. crecerá un 26 por ciento (16 a 36 por ciento) desde 2007 hasta 2030. Esto significa que los 3.800.000 GWh de hoy serán 4.788.000 GWh en 2030.

Y según lo previsto, alrededor de 1.244.880 GWh serán producidos por energías renovables (lo que significa 3 veces la capacidad de energía renovable en todo el mundo hoy en día). Sin embargo, esto es poco más que los 988.000 GWh de demanda eléctrica que se añadirán durante este período. Así que incluso si este ambicioso objetivo se llevase a cabo, los EE.UU. todavía serían tan dependientes de los combustibles fósiles como lo son hoy.

Limitar la demanda de electricidad a los niveles actuales y no construir la capacidad de generación de electricidad renovable producirían el mismo resultado. Limitar la demanda de electricidad a los niveles actuales y conseguir que el 25 % por ciento de la producción de electricidad sea mediante energía renovable eso sí constituiría un auténtico progreso.

Mundial

El aumento de las energías renovables tiene una importancia secundaria. Lo realmente importante es que la cantidad absoluta de los combustibles fósiles que se queman disminuya . Sólo entonces nos volveremos menos dependientes de fuentes de energía no renovables y de proveedores externos de energía y sólo entonces disminuiremos las emisiones de CO2. A una escala global, la inutilidad del enfoque actual es aún más evidente. La cantidad total de electricidad renovable en todo el mundo (sin contar la hidráulica*) aumentó de 31.000 GWh en 1980 a 414.000 GWh en 2006 – un aumento del 1.300 por ciento o un incremento absoluto de 383.000 gigavatios-hora.

Sin embargo, la cantidad de electricidad generada por carbón y el gas se duplicó en ese mismo período, lo que equivale a un incremento absoluto de 6.355.900 GWh. Por lo tanto, hemos incrementado las fuentes no-renovables en torno a 20 veces más que las fuentes renovables.

En ese período la producción total mundial de electricidad aumentó de 8.027.000 a 18.008.000 Gwh, un incremento del 250 por ciento. Si nos fijamos en la producción de energía total en lugar de la producción de únicamente electricidad, la preponderancia de los combustibles fósiles es aún mayor (ver la imagen de arriba, cortesía de Der Spiegel).

Mucho más importante que lo que hacemos, es lo que no hacemos.

Esta tendencia no parece tener fin. Según el “World Energy Outlook 2009“, publicado por la Agencia Internacional de la Energía (AIE), el consumo de energía aumentará en un 40 por ciento de aquí a 2030. Esto ocurrirá a pesar del hecho de que el consumo global de energía se redujo en 2009 debido a la crisis económica. La AIE prevé que el consumo de electricidad aumentará con otro 76 por ciento en 2030, lo que equivale a una capacidad requerida de 4.800 gigavatios – casi 5 veces la capacidad actual en los Estados Unidos.

Incluso si tenemos éxito en la construcción de 4.800 gigavatios de energía renovable en los próximos 20 años (algo que es poco realista), no significaría avance alguno. Lo que debemos es lidiar con lo que se considera casi como una ley natural inquebrantable – el crecimiento ininterrumpido del consumo de energía.

¿Cómo resolver la crisis energética

No me malinterpreten: todos los esfuerzos para construir y desarrollar energías renovables y tecnologías de eficiencia energética son útiles y muy necesarios. Lo que digo es que, por sí solos, no consiguen ningún resultado. Para hacer que funcionen, es preciso fijar un límite al uso de la energía.

Imaginemos por un momento que la Unión Europea o los EE.UU. deciden que en 2020 sólo se podrá utilizar la misma energía que hoy utilizamos. Resulta curioso notar que todos los esfuerzos que antes mencionábamos de repente tienen sentido. Si la cuota de las energías renovables aumenta, entonces la proporción de energía no-renovable se reduce. El uso de tecnologías de eficiencia energética se traduce automáticamente en ahorro de energía, y no en aplicaciones añadidas o de mejoras de rendimiento, como ocurre ahora (la paradoja de la eficiencia energética).

Es en este escenario, como con cada pequeño avance en la producción de energías renovables y en la tecnología de eficiencia energética, podríamos ser cada vez menos dependientes de los combustibles fósiles y emitir menos gases de efecto invernadero. Por otra parte, es erróneo tildar a esta medida de drástica y radical: si podemos manejarnos hoy con 18.008.000 Gwh, ¿por qué no en el 2030? ¿Cuantos cacharros, chupadores de energía, más necesitamos?

Por cierto, ¿podemos seguir desarrollando tantos nuevos productos y servicios como se nos antoje, mientras el único requisito que se les exija sea el de su eficiencia energética? Si consideramos la cantidad de energía que la mayoría de los productos y servicios actuales desperdician, existe un gran margen para la innovación, la mejora e incluso el crecimiento económico.

Si ponemos un límite absoluto para el uso de energía, todos los otros esfuerzos (energías renovables, tecnología de eficiencia energética), de repente adquieren sentido

Ahora tratamos de satisfacer con la producción de energía una demanda cada vez mayor. Otra opción sería tratar de limitar nuestra demanda a una oferta fija. Considerando las circunstancias, esto sería una estrategia mucho más realista e inteligente. Una estrategia mejor sería seguir el llamado “protocolo del agotamiento del petróleo“, una idea de Richard Heinberg, que propone un acuerdo internacional para reducir la producción de petróleo y el consumo anual en un 2,6% por ciento.

Podemos esperar hasta que la realidad geológica, económica o geopolítica provoque la disminución de la disponibilidad de combustibles fósiles, pero si adoptamos ahora una política previsora, podremos disponer de más de una oportunidad de hacer una transición exitosa hacia una sociedad más duradera y menos demandante de energía.

China no tiene la culpa

Por último y no menos importante, la AIE señala que los paises no occidentales son en gran parte los responsables del aumento de consumo de energía, con China a la cabeza. Sin embargo, esto no queda del todo claro. Tal como la AIE señaló en un informe anterior, casi el 30% por ciento del consumo de energía en China es causado por la producción de bienes de exportación – desde bicicletas y vaqueros a paneles solares.

Si los países occidentales han tenido éxito al limitar el aumento de su consumo de energíaha sido gracias a que han externalizado el uso de cada vez más energía. Por otra parte, la AIE constata en su último informe, que los países no integrantes de la OCDE, son, a pesar de su alta participación en el consumo actual de energía, responsables de sólo el 42 por ciento de las emisiones de CO2 desde 1890 – con una población muchísimo mayor. Sería pues justo que redujéramos nuestro consumo de energía en mayor medida que ellos.

Primera ilustración de Milo, última ilustración por Agenca Eureka.

Estadísticas de energía: El Mundo / EE.UU. / Europa / The Países Bajos /España

** Incluso si se considera la energía hidroeléctrica, como una fuente de energía renovable, su potencial está limitado a países con una geología adecuada. Su participación en la producción de electricidad ha disminuido, tanto a nivel mundial como en los EE.UU.