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Comparativa del vehículo eléctrico con el tradicional de gasoil o gasolina

El vehículo eléctrico avanza lentamente, mucho más de lo que algunos desearíamos. Para tratar de entender sus características principales y las razones que frenan su desarrollo en la actualidad, inauguro con este post una serie de tres en los que iré analizando diversos aspectos del mismo. En esta entrada me centraré en el análisis del vehículo eléctrico desde el punto de vista de su eficiencia energética y lo comparo con el motor de combustión interna.

  1. Eficiencia energética del motor

En los vehículos de motor de combustión interna (en lo que sigue, VMCI) se transforma la energía química del combustible que se quema (gasolina, diésel, keroseno) en energía mecánica, es decir, se transforma calor en trabajo. Es imposible que una máquina convierta toda la energía térmica en trabajo o viceversa, pues siempre hay una parte que se pierde. La relación que hay entre la energía mecánica obtenida a la salida del motor y la energía térmica que tiene el combustible se denomina rendimiento o eficiencia energética. En los motores de combustión esta eficiencia no supera el 25%-30%, el resto de la energía se pierde en forma de calor a través del radiador, escape, bloque motor, etc. Esto significa que, de cada cuatro litros que consume un automóvil, únicamente uno se emplea en moverlo y los otros tres se pierden calentando el motor, sin que se aprovechen de ningún modo. Pero se queman y, por lo tanto, emiten CO2 y otros gases contaminantes a la atmósfera. El detalle de las emisiones producidas por los VMCI lo analizaré en un post posterior.

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Desarrollo tecnológico y eficiencia energética de la energía solar fotovoltaica

El desarrollo tecnológico alcanzado por la energía solar fotovoltaica en los últimos 10-15 años es, sencillamente, impresionante. La eficiencia de las células solares se incrementa un mes tras otro de manera que, en algo más de una década, hemos pasado de paneles con un 12% de eficiencia de conversión de la energía solar en eléctrica a paneles con un 20%. No hay ninguna otra tecnología de generación de energía que haya mejorado sus niveles de eficiencia a este ritmo en las últimas dos décadas. Las centrales basadas en combustibles fósiles tienen un rendimiento de generación de energía eléctrica neta de un 30%, cifra al alcance de la fotovoltaica.

Además, en los últimos años se ha conseguido una drástica mejora de dos factores relacionados con la eficiencia energética de la fotovoltaica, que han frenado su desarrollo durante mucho tiempo.

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Energía solar fotovoltaica, ¿la solución al problema energético?

  1.  Desarrollo tecnológico y eficiencia energética de la energía solar fotovoltaica

El desarrollo tecnológico alcanzado por la energía solar fotovoltaica en los últimos 10-15 años es, sencillamente, impresionante. La eficiencia de las células solares se incrementa un mes tras otro, de manera que en algo más de una década hemos pasado de paneles con un 12% de eficiencia de conversión de la energía solar en eléctrica a paneles con un 22%. No hay ninguna otra tecnología de generación de energía que haya mejorado sus niveles de eficiencia a este ritmo en las últimas dos décadas. Las centrales basadas en combustibles fósiles tienen un rendimiento de un 30%-40%, cifra no muy alejada de la fotovoltaica.

Además, en los últimos años se ha conseguido una drástica reducción de un factor que ha frenado el desarrollo de la fotovoltaica durante mucho tiempo: el tiempo necesario para que un panel solar produzca tanta energía como la que se utilizó en su construcción e instalación (Tiempo de Amortización Energética o Energy Pay Back Time en inglés, en lo que sigue EPBT). Los datos demuestran que la EPBT ha pasado de casi ¡cincuenta años! en 1970 y más de tres en 1990, a poco más de siete meses en la actualidad. Hoy día, el EPBT en la mitad meridional de España está comprendido entre 6 meses y 1,4 años.

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El potencial de las energías renovables

Cada vez cobra más fuerza la opinión que propugna la sustitución de los combustibles fósiles por fuentes de energía renovables. Las energías renovables se utilizaron históricamente para proporcionar energía durante la fase inicial de la revolución industrial (la madera que alimentó las primeras calderas). ¿Por qué queremos volver a utilizarlas ahora? Existen varias razones esenciales para propiciar su uso masivo:

  • No es posible seguir utilizando los combustibles fósiles sin alterar de manera irreversible el clima. La combustión del carbón, gas y petróleo producen elevadas emisiones de CO2, principal responsable del conocido como efecto invernadero.
  • La sustitución de los combustibles fósiles por la fisión nuclear plantea infinidad de problemas: el coste, la seguridad y la disponibilidad a largo plazo del combustible. No es verosímil que la fisión nuclear vaya a representar una alternativa energética digna de mención.
  • Los combustibles fósiles no van a durar siempre. He analizado las perspectivas de agotamiento de los combustibles fósiles en un reciente artículo. Ese hecho obliga necesariamente a repensar como mantener nuestro modo de vida, tan dependiente de la energía, de una manera sostenible y respetuosa con el planeta en su conjunto. En este artículo analizaré las alternativas energéticas de las que disponemos en la actualidad, sus potencialidades y sus limitaciones.
  1. Potencialidad de los principales recursos renovables

Los flujos naturales de energía del planeta, impulsados principalmente por la energía proveniente del sol, así como el clima y el sistema hidrológico, dan lugar a las que conocemos como fuentes de energía renovables. Se reponen continuamente de manera natural y son intrínsecamente inagotables. Son la única opción a largo plazo para un suministro de energía continuado, seguro y sostenible. Además, algunos de ellos (la energía solar y la eólica) son sostenibles en el sentido de que no impactan significativamente en el medio ambiente de una forma que impediría su uso continuado en el tiempo. Este no es el caso de la energía hidráulica, como detallaré en los siguientes párrafos.

La magnitud de los principales recursos renovables se puede entender mejor con unos datos y una imagen:

La radiación solar que incide en la superficie de la tierra durante un año es equivalente a 85.000 TW. La gran mayoría se invierte en calentamiento del aire, la tierra y los océanos. Otra parte la convierte la naturaleza en biomasa mediante el lento proceso de la fotosíntesis; una parte de ese proceso lo aprovechamos en forma de alimentos. Así pues, gran parte de esa energía no puede aprovecharse directamente, pero cerca de 1.000 TW de radiación directa son accesibles para su aprovechamiento en forma de calor o de conversión en energía eléctrica.

El viento es una forma de energía solar transformada. Su potencial es enorme (370 TW), aunque su utilización práctica también se reduce sustancialmente a 40-70 TW.

El ciclo del agua debido a los ríos con caudales renovados mediante la lluvia proporciona 34.000 TW, pero sólo una muy pequeña fracción de entre 3-4 TW puede aprovecharse en embalses y presas hidráulicas.

Por comparación, como indiqué en otro artículo, el consumo de energía mundial total es en la actualidad 18 TW. La siguiente figura muestra en términos comparativos el potencial de los principales recursos. Hay otras fuentes de energía renovables (biomasa, geotermia, energía mareomotriz, etc.), pero, dado su menor potencial en comparación con los tres principales, no serán analizadas aquí.

Potencial de utilización de los recursos renovables al cabo de un año. El tamaño de cada círculo es aproximadamente proporcional al potencial de cada recurso. También se muestra a escala el consumo de energía del planeta en 2014.
Potencial de utilización de los recursos renovables al cabo de un año. El tamaño de cada círculo es aproximadamente proporcional al potencial de cada recurso. También se muestra a escala el consumo de energía del planeta en 2014.

El futuro será renovable, sin duda. El ritmo al que se haga el cambio de modelo energético dependerá de decisiones políticas y regulatorias que poco o nada tiene que ver con las características técnicas de estas fuentes de energía. En próximas entradas a este blog, ya después de las vacaciones, iré describiendo las limitaciones, la situación actual y las expectativas en un futuro más o menos inmediato de estas fuentes de energía.

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