Una de las mayores preocupaciones del siglo XXI es evitar la crisis energética a causa de una explosión de la demanda. En relación a ello hay que tener en consideración tanto el aumento de la población mundial así como el desarrollo económico de las regiones más densamente pobladas (como China o la India).

Hay que tener presente, que en apenas una generación la población global se ha incrementado en cerca de 2 mil millones (Figura 1.1), con una contribución importante de los países en desarrollo. En comparación con el año 2010, se espera que la población mundial aumente un 35% para 2050 según datos del departamento de energía de los Estados Unidos (2010).

alt

Figura 1.1 Evolución de la población mundial, 2000-2012.

Al hilo de lo mencionado al comienzo del apartado, según datos que maneja la Agencia Internacional de la Energía (IEA) a fecha de 2011, el marco energético global dependerá en buena medida del desarrollo de los países no pertenecientes a la OECD (Organisation for Economic Co-operation and Development). Con objeto dejustificar estas perspectivas, en la Figura 1.2 se recoge las evoluciones estimadas de población, PIB (GDP) y consumo de energía primaria de los países pertenecientes y no pertenecientes a la OECD hasta el año 2030.

alt

Figura 1.2  Evolución de la población, PIB y consumo de energía de los países de la OECD y no-OECD en el periodo 1990-2030.

A partir de las gráficas se estima que los países emergentes no pertenecientes a la OECD supongan más de un 90% del crecimiento de la población mundial para 2030. Debido a su rápida industrialización también contribuyen con un 70% sobre el crecimiento del PIB y con más de un 90% sobre el crecimiento de la demanda energética.

Asimismo, a tenor de lo recogido en el International Energy Outlook (IEO) de 2009, se ha proyectado que el consumo de energía se incrementará en un 44% entre el año 2006 y 2030 (Figura 1.3).

alt

Figura 1.3   Consumo de energía comercializada a escala mundial entre 1980 y 2030.

En este contexto energético, un porcentaje muy elevado de la energía primaria consumida la componen los combustibles de origen fósil (Figura 1.4), es decir, el gas natural, el carbón y el petróleo.

alt

Figura 1.4  Evolución del consumo de energía primaria en el mundo en el periodo 1986-2011.

Aunque se estima que el consumo de petróleo se mantenga en los próximos años, la IEA ha señalado recientemente que la extracción de crudo probablemente ya haya alcanzado su pico en 2006, a lo que hay que añadir una menor extracción en los campos petrolíferos a lo largo de los últimos años (reduciéndose cerca de un 6%). Del mismo modo, la IEA ha estimado (en su informe de 2010) el tiempo que resta para el agotamiento de los recursos fósiles:

·        Las reservas conocidas de carbón, manteniéndose al actual ritmo de extracción, dan para 150 años.

·        Basado en el actual ritmo de extracción de petróleo, las reservas conocidas son para algo más de 50 años.

·        Las reservas de gas natural conocidas existentes al ritmo actual de extracción se agotarán en 75 años.

Del mismo modo, desde diferentes ámbitos tecnológicos y científicos, también se ha analizado la teoría de los ciclos de Kondriatiev aplicado a la historia y evolución de las crisis energéticas, para profetizar una nueva gran crisis energética mundial en el año 2030, cuando el gas natural registrará su máximo.

Los grandes cambios de tecnologías y fuentes energéticas se presentan con gran exactitud en coincidencia con máximos de Kondriatiev y éstos a su vez coinciden con grandes crisis energéticas (Figura 1.5).

alt

                                            Figura 1.5  Ciclos energéticos de Kondriatiev.

Otro factor que realmente influye en el desarrollo de las energías renovables es el precio del petróleo. Teniendo en cuenta la dependencia actual, las bruscas variaciones del precio del crudo pueden generar inestabilidad en muchos países. Prueba de ello es que el precio del barril oscilara de 28$ en 2003, 80$ en 2006, 147$ en 2008 hasta 121$ en 2011.

Además de los datos y predicciones hasta ahora mencionadas, es importante mencionar la ya conocida y ampliamente estudiada influencia negativa que las consecuencias de un uso abusivo de los combustibles fósiles tradicionales generan en el entorno natural:

·        Las emisiones de COx contribuyen de forma significativa al calentamiento global del planeta.

·        Las emisiones de SOx son responsables de la desaparición de bosques a través de la lluvia ácida.

·        Los FCC son responsables de la destrucción de la capa de ozono.

·        Las emisiones de NOx y otros subproductos tienen efectos negativos entre otras cosas sobre la salud del ser humano.

Al hilo de las emisiones de CO2, estas van en aumento de forma notable (Figura 1.6), lo que conlleva, tal como han suscrito muchas personalidades del mundo de la ciencia, a un calentamiento global de consecuencias inimaginables.

alt

 

Figura 1.6  Perspectivas futuras de emisiones de CO2 en base a diferentes estudios.  

La Comunidad Internacional ya ha señalado que es esencial mantener el incremento global de temperatura por debajo de los 2°C a fin de evitar cambios climáticos catastróficos. En el análisis detallado realizado por el IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) en 2012 se concluye que la humanidad está forzada a reducir las emisiones de CO2 en un 85% para 2050, y probablemente más de un 95% en los países desarrollados.

Además de los factores ya mencionados que influyen en el desarrollo energético cabe destacar otros como la deforestación, la pérdida de biodiversidad o el deterioro climático global. A modo de ejemplo, según datos que maneja la NASA, más del 20% de la capa de hielo del Ártico ha desaparecido entre 1979 y 2003, la biodiversidad (definida por el Living Planet Index) se ha reducido alrededor de un 30% desde 1970  y el Ecological Footprint, que indica entre otras cosas los recursos necesarios para absorber el CO2 liberado por la combustión de combustibles fósiles aumentó cerca de un 70% en el mismo periodo (The Living Planet, 2008). Estos datos dan a entender que el cambio en el marco energético mundial debe dar un giro ya que de lo contrario el futuro será sin lugar a dudas insostenible.

A pesar de haber cierto progreso en la disminución de las emisiones nocivas para el medio ambiente y la salubridad (sustitución del carbón por gas natural, mayores eficiencias en la transformación de energía, etc.) es necesaria una menor dependencia de los combustibles fósiles y fomentar las energías renovables.

De todos modos, el peso de los combustibles fósiles es muy importante en comparación con las fuentes renovables (Figura 1.7) y la proyección para los próximos 20 años no difiere mucho de la actual a tenor de las estimaciones realizadas por la EIA (2012).

alt

Figura 1.7  a) b) Evolución del consumo de energía primariaen la OECD y no-OECD; c) Origen de la generación de potencia eléctrica global entre 1990-2030.

El petróleo se seguirá conservando como la fuente energética predominante del consumo mundial en 2030 aunque su crecimiento no se espera que varíe, apenas un 1% anual, en las próximas dos décadas. La contribución de este a la energía primaria mundial variará de un 36% en 2002 a un 33% en 2030 (Bilen, Ozyurt, Bakırcı, Karslı, Erdogan, Yılmaz y cols., 2008).

La demanda de gas natural se espera que aumente un 2,3% anual entre el 2000 y el 2030. Su parte porcentual dentro de la energía primaria total aumentará de un 21% en 2002 a un 25% en 2030 debido, en parte, a las mayores eficiencias obtenidas con su uso a la hora de generar potencia eléctrica.

Respecto al uso del carbón, este se espera que aumente un 1,5% de media anual hasta el 2030. La contribución del carbón dentro de la “tarta” de energía primaria disminuirá de un 23% actual a un 22% en 2030. Su consumo se mantendrá debido, principalmente, al desarrollo de los países emergentes.

El rol de la energía nuclear va ir decreciendo progresivamente por razones de seguridad y presión social principalmente, generadas a partir del último accidente en Japón (IEA, 2011), disminuyendo su aportación dentro de la energía total primaria hasta un 5% en 2030.

En referencia a las demás fuentes de energía, la renovable (incluyendo los biocombustibles) se estima que crezca con valores porcentuales de 7,6%, muy por encima de la nuclear (2,6%). Así, se espera que la aportación de las energías renovables a la red eléctrica mundial se incremente de forma importante hasta 2030.

Dentro de las energías renovables cabe destacar el papel que están jugando la energía solar como la eólica. A pesar del rápido desarrollo de sus respectivas tecnologías, en la actualidad apenas presentan un 1,5% del consumo energético global (Figura 1.8) y es posible que no lleguen al 4% en 2035. Los principales obstáculos a su desarrollo son su elevado coste, el espacio requerido para su implantación o la falta de instalaciones de almacenamiento energético.

alt

Figura 1.8  Consumo de energía primaria en el mundo en el año 2011.

La energía hidroeléctrica es la única fuente renovable que puede presumir de tener un peso importante dentro del marco energético. El bajo coste de la generación eléctrica hace que su tecnología sea muy atractiva y se haya promulgado su desarrollo a nivel mundial. Su inconveniente más importante es el impacto social y ambiental que puede generar la instalación de presas.

Los parques eólicos poseen una tecnología madura y, en la actualidad, generan electricidad a precios competitivos. El inconveniente primordial de la tecnología eólica (aparte de su impacto visual) es la dependencia del viento lo que genera a su vez una producción de energía variable que resta estabilidad al sistema eléctrico.

La biomasa tiene un papel importante aunque hay dudas en cuanto a su sostenibilidad que hacen que su desarrollo sea menor que la eólica o la solar. La energía geotérmica, a pesar de haber cogido fuerza en los últimos años, los elevados costes de la instalación no han favorecido su expansión.

Respecto a la energía solar térmica, la cual es objeto de estudio, es la que mayor potencial de producción de energía posee ya que puede ser fuente de su generación directa como indirectamente. El sol emite energía por un valor de 3.8 × 1023 kW de lo que aproximadamente 1.8 × 1014 kW es interceptado por la tierra (llegando un 60% a la superficie terrestre, 7500 veces el consumo anual de energía primaria). A título de curiosidad, la conversión de un 0,1% de la energía que llega a la superficie con una eficiencia del 10% generaría 4 veces la capacidad de generación de los recursos de la tierra (de 3000 GW). Mediante el uso de un mero 2% de la superficie total del desierto del Sahara, la demanda global de electricidad podría ser totalmente cubierta.

Tanto las tecnologías renovables consideradas hoy maduras, caso de la eólica, como aquellas llamadas a experimentar un fuerte desarrollo a corto plazo, biomasa y solar, está previsto que reduzcan sus costes en un 50% a través del I+D (Figura 1.9). Si el problema de costes es solucionado, la energía termoeléctrica estará ante un futuro próspero tanto en Europa como en el resto del mundo.

alt

Figura 1.9  Costes de capital por kW instalado asociados a las distintas tecnologías de generación eléctrica.