Cambio del Modelo Energético: una necesidad ineludible.

Falta la revolución energética que democratice la gestión de la energía.
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martes, 11 de agosto de 2015

Entropía y el Camino del Sol.


 
Queridos lectores,

La Asociación Nacional de Productores de Energía Fotovoltaica, (Anpier),  está organizando una campaña  de concientización y movilización en defensa y en favor de las energía renovables llamada Camino del Sol. La acción busca un movimiento pacífico hacia un modelo sostenible basado en las energías renovables, pero requiere también de una transición rápida hacia otro modelo energético y sobre todo en la gestión y uso que se hace de la energía o de la capacidad de realizar un trabajo. Movilización que ya ha sido apoyada por varias organizaciones  y personas firmando el Manifiesto #CaminoDelSol.
 
Los 10 puntos del Manifiesto son los siguientes:

1.- Queremos un nuevo modelo energético fundamentado en las energías renovables, el ahorro y la eficiencia energética, sobre un plan programado de abandono de los combustibles fósiles.

2.- Queremos que la política energética de este País pase a ser una verdadera política de Estado, consensuada con la sociedad civil, el sector y los territorios.

3.- Queremos un sistema eléctrico asequible, que aporte competitividad y bienestar y no un sistema que genere réditos millonarios para unos pocos a costa de emisiones tóxicas y riesgos de catástrofes nucleares, un modelo que ha convertido en lujo un recurso esencial.

4.- Exigimos que se democratice el acceso a producir energía y que se reconozca el autoconsumo como un derecho.

5.- Queremos una auditoría de los costes del Sistema, para que se conozcan los costes de producción reales de cada una de las tecnologías de generación.

6.- Queremos que se modifiquen de forma inmediata todas las normativas que están destrozando la seguridad jurídica y la confianza en las inversiones en este país.

7.- Queremos que se restituya a los productores de energías renovables los derechos que les otorgaron las Leyes que dieron origen a sus instalaciones.

8.- Pedimos justicia para las 62.000 familias fotovoltaicas que, animadas por el Estado, pusieron sus ahorros e hipotecaron sus propios hogares para desarrollar y generar energías limpias. Ellos han hecho posible un nuevo modelo energético.

9.- Queremos la derogación inmediata del nuevo marco legal retroactivo impuesto para cercenar el desarrollo de las renovables.

10.- Queremos el fin de la dictadura energética que soportamos, exigimos que la energía se democratice y el objetivo de un modelo energético basado 100% en energías Renovables para el año 2050

Sin querer entrar en detalle en el análisis de cada uno de los objetivos del Manifiesto y sus características,  tal como si son o no son realistas, prácticos o tan siquiera alcanzables en su totalidad para la toda la humanidad,  como por ejemplo el objetivo número diez,  por la clara imposibilidad de que el 100% del actual modelo de trabajo, o  su crecimiento exponencial y gestión sean soportados por las energías renovables. Ello es  debido  a la tremenda densidad energética de los combustibles fósiles y en especial del petróleo respecto a las energías renovables, o a que la eficiencia es necesaria pero no suficiente , a la  necesidad de lograr la seguridad alimentaria o por el llamado "peak everything"  
 
 Lo que si es cierto es que estos diez objetivos y la campaña  son necesarios, y están siendo comunicados de manera adecuada, y sólo se lograrán de manera total o parcial por medio de la movilización ciudadana y del apoyo incondicional de los gobiernos y organizaciones, tal como el año pasado se solicitó en el Manifiesto Última llamada.

Pero si quisiéramos buscar una ley universal con la que demostrar la necesidad de los diez objetivos tendríamos que dirigirnos a la física y en concreto al que para muchos físicos es su principio más preciso e importante: el Segundo Principio de la Termodinámica, del que se deriva que nuestra entropía no hace más que crecer, que nos dice entre otras cosas,  la parte de energía que no es capaz de producir trabajo útil.

Prácticamente a estas alturas muy pocos niegan, y en especial pocos científicos lo hacen,  el efecto antropogénico del cambio climático y en especial los efectos negativos que tiene para nuestro entorno y la vida actual el aumento de la temperatura media en la Tierra debido a los gases de efecto invernadero y por la quema de combustibles fósiles.
 
 
 
El último informe del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) establece los motores del flujo de los gases de efecto invernadero, (GEI), concluyendo entre otros aspectos que la emisiones han continuado desde 1970 hasta 2010 siendo los mayores aumentos absolutos en los últimos diez años, que la emisión de CO2 procedente de la quema de combustibles fósiles corresponden al 78% de la emisión total de los gases de efecto invernadero y alrededor de la mitad de las emisiones totales se han producido en los últimos cuarenta años.
 
Un informe del IPCC más detallado puede encontrarse en Mitigación del Cambio Climático donde se establece,  como no podría ser de otra manera, que la única manera para frenar el incremento de la temperatura por debajo de 2ºC depende en cualquier escenario,  exclusivamente de acciones antropogénicas.   De no hacer nada la temperatura y el cambio climático con sus efectos negativos para nosotros, (no para la Tierra,  que no corre peligro), seguirá subiendo. Los escenarios para esta reducción de GEI en la atmósfera requieren de acciones en agricultura, gestión de los océanos, selvicultura, la logística, las fuentes de energía primaria, reducción de la quema de carbón, mejoras para la eficiencia, y sobre todo un cambio en el comportamiento en el uso de la energía y en el estilo de vida y la cultura. Todas estas acciones precisan ser tomadas por el  hombre y forzar una reducción de los GEI porque de seguir sin hacer nada, como se ha indicado, de acuerdo al Segundo Principio de la Termodinámica, va a seguir aumentando la entropía y generando  calor como energía inútil para el trabajo y cambiando el clima, aunque a algunos sectores y manera puntual les genere beneficios.
 
Seguro que muchos lectores se van a sorprender cuando afirme que el Sol no nos aporta energía ni calienta la Tierra. 
 
Realmente no dependemos de la energía que proporciona el Sol sino de su baja entropía. Considerando  la energía recibida durante el día desde el Sol en la Tierra y la emitida durante el día y la noche al espacio por la Tierra,  es exactamente la misma, balance neto cero. La diferencia es que la energía recibida desde el Sol es a través de fotones con un espectro de alta energía, y la emitida por la Tierra es con fotones de baja energía en la banda del infrarrojo. La Tierra emite muchos más fotones de los que recibe, aunque el balance energético es cero. Lo que aumenta conforme al Segundo Principio es la entropía, la entropía recibida con los fotones del Sol es menor que la entropía que emite la Tierra. Si no fuera por la acción del hombre debido a la emisión de los GEI se estaría en un equilibrio, con la pequeña aportación del calor interno desde el centro de la Tierra debido a los procesos de desintegración, este calor radiactivo también se emite al espacio. El Sol es nuestra fuente de baja entropía y las plantas y las algas la utilizan en el proceso de fotosíntesis iniciando así  la cadena trófica. 
 
Para evitar, como se está haciendo,  romper este equilibrio y que la temperatura siga aumentando, hay que reducir la quema de los combustibles fósiles, que tienen baja entropía, y emiten  los gases de efecto invernadero que absorben la energía infrarroja,  aumentando la temperatura de la atmósfera al impedir que escapen los fotones infrarrojos, y ello nos perjudica y cambia el clima.
 
Sin ser una solución suficiente, pero si muy necesaria, hay que potenciar la proliferación y uso democrático de las energías renovables y  la movilización propuesta por Anpier y muchas otras organizaciones y personalidades tienen ese objetivo,  porque el Sol es nuestra única reserva sostenible de baja entropía, razón más que suficiente para firmar el Manifiesto #CaminoDelSol. No hay una sola evidencia, del hombre o de otra criatura del universo,  en contra del Segundo Principio de la Termodinámica.
 
Saludos.
            
 Nota: El dibujo de cabecera procede del Origen de la baja entropía del Universo de Roger Penrose
 
 
 

miércoles, 11 de enero de 2012

Los hámsters tampoco lo solucionan.

 


Para muchos no es mas que una simple coincidencia.

Si hacemos una comparativa entre los países que tienen una mayor dependencia energética con el petróleo nos encontramos en la UE-27 al comparar el petróleo como fuente de energía en % sobre el consumo bruto nacional de energía lo siguiente:
  •  media UE-27 36,6 %
  •  Grecia 55,5%
  •  Irlanda 51,8%
  •  Portugal 50,5%
  •  España 48,4%
 mientras que:
  • Alemania 34,7%
  • Francia 33,7%%
  • Reino Unido 36%
Son datos publicados en el 2011 por el Instituto de Estudios Económicos. Precisamente son los países con mayores problemas financieros, tecnológicos y económicos, los que tienen una mayor dependencia energética, denominados de manera despectiva PIIGS, (Portugal, Italia, Irlanda,Grecia, España), en los foros económicos. Y no, no es una coincidencia.

Desde otros post en este blog hemos comentado lo difícil que es demostrar lo obvio y que el tamaño y crecimiento importan y mucho. No quiero aquí incidir de nuevo en ello pero si que aprovechando un trabajo de investigación del Departamento de Física y Astronomia de la Universidad de Leicester, en el que investigan el potencial que podrían tener los hámsters, cuando hacen deporte al mover su rueda para convertirse en una posible fuente (1) de energía primaria. No es una broma, este post no se escribe en el día de los Santos Inocentes como podéis comprobar. Así veremos lo enorme que es la energía que consumimos en un año y que es imposible su sustitución por seres vivos.

En el año 2010 el consumo de energía primaria incluidas todas las renovables y  la biomasa incluso no comercializada (2) fue en España de unas 131,2 millones de toneladas equivalentes de petróleo (Tep). Cada Tep = 41.868 millones de Julios (41,868.10^9 J). Entonces el consumo de energía total en España fue de EE=5,5.10^18 J en un año.

Un hámster de 0,05 kg corriendo en su rueda a 2m/s puede generar una potencia de Ph=0,5 W. No podemos hacerle estar corriendo mas de unas seis horas al día, no son súper hámsters sino normales, con lo que la energía total que nos proporcionará anualmente será:
  • Eh=Ph x Ta/4 donde Ta son los segundos que tiene un año: 3,1536.10^7 s.
Esto nos da que la energía generada por un hámster en un año es de unos Eh=3,9.10^6 J.
Para el cálculo se ha considerado que la rueda no tiene fricción y que tenemos un sistema rueda-hámster con una eficiencia del 100%.
Con esto el número total de hámsters que precisamos que estén trabajando para nosotros en España durante un año es:
  • EE/Eh = 1,41.10^12 hámsters
El número total en el mundo, considerando los hámsters en estado salvaje, está estimado en 6,8.10^9. Con lo que el numero total de pobres hámsters que precisamos solo en España es de aproximadamente 200 veces su población mundial. En el estudio original (1) se obtiene para el Reino Unido un valor de 300.

Puede parecer que nos hemos aprovechado de lo pequeños que son los hámsters para ridiculizar su impotencia de darnos la energía necesaria, pero ¿qué ocurre si tratamos de generar esta misma energía con hombres? (3) que pueden dar 100 W de potencia por persona,  equivalente nada menos que a 200 hámsters. En este caso necesitamos de mas de 7.050 millones de personas, superior a la actual población mundial, niños y ancianos incluidos, sólo para suministrar energía a un país como España.

Tan solo hace escasamente 200 años, antes de la era del petróleo, la mayor parte de la energía que movía a la sociedad era de origen animal y humano, ver el ejemplo de la agricultura como fuente de los alimentos, que sólo hasta hace unas décadas sacaba adelante las cosechas por medio del trabajo humano y animal.

Este ejercicio quiere mostrarnos lo bestial que es hoy en día la dependencia de la sociedad y todas sus actividades respecto a las fuentes de energía primaria y en especial de los combustibles fósiles que son recursos finitos y que no pueden crecer indefinidamente, y hasta que entendamos la función exponencial no saldremos de la crisis.

Saludos.

Mas información.
(1) A1_10 Energy-generating Hamsters, S.Jinks, R. Hopton, T.
(2) Consumo de energía primaria en España.
(3) Energía humana y Energia combustible.
(4) La Energia en España, 2010.
(5) Informe de Energia y Sostenibilidad en España

domingo, 18 de diciembre de 2011

El tamaño sí importa. Energia a escala galáctica.




Tamaño y crecimiento importan sobre todo cuando se trata de consumir los recursos finitos que precisamos para crecer aunque solo sea a tasas muy pequeñas.

El profesor de Física Tom Murphy de la Universidad de San Diego, California ha publicado un articulo Galactic-scale energy en el que mediante un ejercicio mental y con simple aritmética sobre el crecimiento del consumo energético aun a tasas pequeñas, concluye que nos llevaría en pocos cientos de años a precisar de colectar toda la Energia del Sol que llega a la superficie de la Tierra, devorando luego toda la Energia que sale del propio Sol y posteriormente la Energía de muestra galaxia, la Via Láctea .

Abajo en Más información hay un link al articulo completo original y al mismo traducido.

Suponiendo una tasa de crecimiento en el consumo de Energia del 2,3% en lugar del actual 2,9%, significa que cada 100 años las necesidades energéticas de la Tierra se multiplican por un factor de 10. La situación actual de partida es de una potencia actual de 12 teravatios con una necesidad media por habitante de unos 2.000 vatios. La Energia que consumimos en un año actualmente es la que llega a la Tierra en solo una hora, y traspasa la atmósfera un 70%.


Veamos algunas conclusiones si seguimos aumentando el consumo energético en sólo un 2,3% al año:
En 275 años ya habremos llegado a precisar de cubrir todos los continentes con paneles fotovoltaicos para captar toda la Energia del Sol que nos llega.
Si mejoramos el rendimiento de los paneles llegando al 100% y nos olvidamos de las barreras de la segunda ley de la termodinámica y cubrimos los mares y tierras con paneles, entonces llegamos a unos 400 años y ya no podremos seguir creciendo porque la Energia del Sol no nos dará para mas aquí en la Tierra.


Si fuéramos capaces de rodear el Sol con una materia que captase toda su Energia entonces podríamos seguir creciendo a esta tasa del 2,3% durante los próximos 1350 años.
Pero llegados aquí para que nos vamos a detener, podemos seguir creciendo multiplicando por 10 las necesidades cada 100 años y entonces en unos 2500 años llegaremos a utilizar la Energia que se genera en toda nuestra galaxia, unos 100.000 millones de estrellas, para que conformarnos solo con el Sol si es solo una de las estrellas disponibles. Puede parecer mucho tiempo para el futuro pero es un periodo similar al transcurrido desde el Imperio Romano hasta hoy.
Si consideramos a la termodinámica la temperatura de la superficie de la Tierra estará en el punto de ebullición del agua en unos 400 años.

Conclusión
Estoy de acuerdo con todos los lectores de que esto es un sinsentido y el crecimiento exponencial es una locura. No es posible crecer así, todo el mundo lo entiende que hay un limite y el tamaño al que se llegue si que importa. La población no va a crecer de manera que requiera de esa Energia galáctica. En otro post Crecimiento de la población, se analiza su impacto.
Llegados a un punto la población se estabilizará o incluso puede que disminuya respecto a los actuales 7.000 millones de habitantes, para poder disponer de una tasa de Energia sostenible.
Este análisis que es aceptado por todos cuando hablamos de Energia, o recursos minerales etc, y que debemos de considerar que los recursos son finitos y no se puede crecer indefinidamente, tiene un problema cuando lo aplicamos a la economía. Pero ahora para los lectores quizá no les sea difícil aceptar que el crecimiento económico (mayor PIB) y la Energia están totalmente relacionados, crecer significada mayor capacidad de realizar trabajo, producir mas alimentos, tener mas servicios, y para ello se precisa de más Energia como fuente primaria que garantiza mas trabajo. Me atrevo a decir, se precisa de la energía para asegurar un crecimiento económico real y global, no de crecimiento para unos costa que otros no lo hagan o incluso decrezcan.

Los paradigmas y modelos energéticos y económicos van a cambiar.

Más información
Articulo original. Energy Bulletin. Galactic-scale energy
Articulo traducido. Energia a escala galáctica.
No salimos de la crisis porque no entendemos la función exponencial.
Espeluznante, no podemos seguir la misma pauta que la levadura. ¿O sí?