domingo, 9 de noviembre de 2014

Krugman, o de cuando algunos economistas creen que algunos científicos se creen más listos que los economistas

No hay duda, Paul Krugman es un genuino abanderado del crecimiento económico. En este blog, más de una vez le he encuadrado en el terraplanismo económico, esa visión de tantos y tantos economistas según la cual no existen límites naturales al crecimiento económico, una visión incompatible con una Tierra esférica y, por lo tanto, finita. Pero a juzgar por un artículo suyo publicado hace un mes en The New York Times, su posición podría ser más sofisticada. El artículo se titula Slow Steaming and the Supposed Limits to Growth y su primer párrafo me ha servido de excusa para el título de esta entrada:

"El pesimismo ambiental hace extraños compañeros de cama. Parece que estamos viviendo un momento en el que tres grupos con agendas muy diferentes - conservadores anti medio ambiente, gente de izquierdas anti capitalista, y científicos que se creen más listos que los economistas - han formado una alianza impía a favor de la tesis de que reducir la emisión de gases de efecto invernadero es incompatible con el crecimiento del PIB real." (Mi traducción*)

En el artículo, Krugman muestra un ejemplo concreto en una actividad económica enfrentada a una situación de carestía energética para ilustrar cómo la economía puede adaptarse para producir lo mismo (o incluso más) consumiendo menos energía. La actividad económica en cuestión es el transporte marítimo de mercancías. Al parecer, en 2008 y ante la enorme subida del precio del petróleo, las compañías navieras que operaban rutas intercontinentales tomaron una decisión simple: reducir la velocidad de navegación de sus buques mercantes. En efecto, reducir la velocidad de navegación reduce el consumo de combustible del buque.

Pero no nos podemos parar aquí: si los barcos navegan más despacio no podrán hacer tantos viajes como antes, así que al final la cantidad de mercancías transportadas será menor. Aunque Krugman no lo menciona explícitamente, esto formaba parte de la situación de 2008: con la crisis había muchas menos mercancías que transportar por lo que para las navieras la decisión estaba entre reducir la velocidad o mantener buques inactivos. Pero lo relevante para el argumento es que la reducción de consumo de combustible que acompaña a una reducción de velocidad es proporcionalmente mayor. Es decir: si reducimos la velocidad pongamos por caso un 20%, la reducción de consumo de combustible es sustancialmente mayor que un 20%, digamos que un 40%. El caso es que la reducción de velocidad se puede compensar utilizando más barcos: si tengo 125 barcos navegando un 20% más despacio transportarán lo mismo que 100 barcos a la velocidad original (en realidad un poco más, porque los tiempos de carga y descarga no se ven afectados por el cambio de velocidad). Y como esos 125 barcos consumen cada uno un 40% menos, resulta que en total estamos transportando la misma cantidad de mercancías con un 25% de ahorro de combustible. Fantástico, ¿no?

Pues bien, parece que el Sr. Krugman tiene razón: se puede producir más con menos energía. Basta con, en sus propias palabras, "aplicar más capital y más trabajo": más barcos y más tripulaciones en el caso del ejemplo. Así que incluso en un planeta esférico en el que el suministro de combustibles fósiles fuera limitado, la economía podría seguir creciendo indefinidamente. 

Bueno, vale, se trata sólo de un ejemplo, y el propio Krugman lo advierte: no es ni de lejos el más importante ni de ninguna manera suficiente para, por sí mismo, marcar la diferencia. Pero naturalmente, si lo utiliza es porque lo considera ilustrativo. Y ahí quería yo llegar, porque en eso coincido con él: para mí el ejemplo ilustra perfectamente cómo ante una situación de carestía energética la economía se adapta moviéndose hacia soluciones en las que es necesario (en palabras del propio Krugman, insisto) "aplicar más capital y más trabajo" para lograr los mismos resultados. Es decir, en términos más acordes con la jerga de los economistas, soluciones que reducen la productividad de los factores. Y aquí es donde reside el problema: hasta donde se sabe, el crecimiento económico está ligado al aumento de la productividad de los factores, o así nos lo suelen explicar la mayoría de los economistas. 

Un carguero de gran tonelaje y un "dhow" cerca de la costa de Dar es Salaam (Tanzania). Dos maneras de transportar mercancías en el mar. El consumo de combustible que requieren una y otra es muy diferente. La cantidad de trabajo también.

En otras palabras: el ejemplo que nos brinda el Sr. Krugman ilustra perfectamente cómo la escasez de energía (o, lo que para el caso es lo mismo, la necesidad de usar menos energía para proteger el clima) puede revertir la tendencia secular a sustituir trabajo humano por capital más energía sustituyendo, en cambio, energía por capital más trabajo. La sustitución de trabajo por capital más energía es, a todas luces, la que ha permitido el enorme crecimiento de las economías avanzadas por vía del aumento de la productividad del trabajo. En cambio, en el ejemplo de Krugman la navegación lenta permite ahorrar energía pero cada hora de trabajo de los miembros de la tripulación de los buques de carga rinde menos en cantidad de mercancías transportadas. Si este tipo de soluciones se generalizan y cada una de nuestras horas de trabajo rinde menos en producto, no acabo de ver cómo podremos seguir sosteniendo el crecimiento del PIB per capita real. Y eso sin tener en cuenta que tendremos que dedicar aún más horas de trabajo para construir y mantener un capital físico que antes no necesitábamos (barcos extra en el ejemplo) y que en las nuevas condiciones es menos productivo. 

Creo que el señor Krugman debería desarrollar más su ejemplo explicándonos la nueva teoría según la cual el crecimiento económico real se puede sostener a largo plazo en condiciones de disminución de la productividad de los factores, y en concreto de la del trabajo. De otro modo, tal vez lo que va a crecer es el número de científicos que supuestamente se creen más listos que los economistas.

Notas:

(*) En el original Krugman no dice científicos a secas sino "hard scientists", en referencia a los científicos de las disciplinas "duras" (la física, la química, la biología, etc.) por oposición a los de las "ciencias sociales". Lo de "hard" se ha caído de mi traducción por dos razones. La primera: no se me ocurre una buena traducción al español para "hard scientist". La segunda: debo reconocer que con artículos como el que comento aquí cada vez me cuesta menos mantener a los economistas en una categoría conceptual separada de la de los científicos.

Fuentes:

El artículo de Paul Krugman comentado se encuentra aquí:
http://krugman.blogs.nytimes.com/2014/10/07/slow-steaming-and-the-supposed-limits-to-growth/

sábado, 1 de noviembre de 2014

Petróleo, ¿dónde narices estamos?

De un tiempo a esta parte el petróleo está apareciendo en los medios con bastante frecuencia, muchas veces con titulares llamativos que suelen ir ilustrados con un gráfico como el 1, como el 2 o con uno de cada. Los dos hechos que reflejan los gráficos y de los que se están haciendo eco los medios son a) que la producción de petróleo de Estados Unidos está creciendo de forma sostenida desde hace cuatro años y b) que durante varios meses el precio del petróleo está bajando y ya se encuentra cerca de 80 dólares/barril, bastante lejos de los 100 dólares/barril a que nos tenía acostumbrados desde hace varios años.

Gráfico 1. Producción e importaciones de petróleo de Estados Unidos desde 1994. A partir de 2011 la producción de crudo está creciendo a un ritmo no visto en décadas, contribuyendo decisivamente a la reducción sostenida de las importaciones. Fuente: U.S. Department of Energy.

Gráfico 2. Evolución del precio del petróleo WTI. En los últimos 4 meses el precio del petróleo ha pasado de estar por encima de 100 $/barril a rondar los 80. Fuente: nasdaq.com, 28 de octubre de 2014.

Puestas las dos cosas juntas y aderezándolas con un poco de alegría es fácil no resistirse a la conclusión de que esas teorías de que el petróleo iba a ser cada vez más escaso y más caro no son más que patrañas. Pues quién sabe, a lo mejor es verdad. Pero vamos a mirar esto con un poco de calma...

Empecemos por el precio. Una cosa está clara: si el precio está bajando es porque el equilibrio entre la oferta y la demanda se está desplazando hacia más oferta, menos demanda o las dos cosas. En lado de la oferta, Estados Unidos tiene mucho que ver, naturalmente: mientras la producción de crudo de aquel país crece a buen ritmo, la producción del resto del mundo está prácticamente estancada desde 2005 (ver gráfico 3).
Gráfico 3. Serie anual de producción mundial de petróleo separando la de Estados Unidos. Después de 6 años de estancamiento, la producción mundial está creciendo desde 2011, pero la producción fuera de Estados Unidos sigue prácticamente estancada en el entorno de 76 mbd. Fuente: elaboración propia con datos de BP 2014.

¿Y qué tenemos por el lado de la demanda? Pues que las economías de Europa y Japón siguen en letargo, algunas economías emergentes han dejado de crecer, como Brasil, y China crece "sólo" a buen ritmo en lugar de crecer a lo bestia como venía haciendo estos últimos años. Si la economía crece poco, la demanda de petróleo también crece poco.

Así que todo cuadra: juntemos más oferta con una demanda languideciente y los precios bajarán. La pregunta entonces es: ¿es esta una situación estable?, es decir, ¿podemos esperar una oferta de petróleo más abundante y a menor precio en el futuro?. Las preguntas con la palabra "futuro" suelen ser difíciles de responder con seguridad, pero para formarse una idea sobre esta en concreto conviene tener presente una serie de cosas a las que a veces no se les da tanta resonancia mediática:
  1. Como he dicho más arriba, uno de los ingredientes de la coyuntura actual de precios del petróleo es una demanda adormecida. Nos guste o no, nuestra economía global es todavía adicta al petróleo: bastaría con cualquier amago de retorno a la senda del crecimiento en las economías desarrolladas (las que más petróleo consumen) o una vuelta a crecimientos fuertes en las emergentes para que la demanda de petróleo volviera a tirar con fuerza del precio.    
  2. Una bajada de 100 a 80 dólares por barril es muy significativa, pero no nos engañemos: 80 dólares por un barril de petróleo sigue siendo un precio muy caro. El gráfico 4 muestra un histórico de precios mensuales del petróleo desde enero de 2000. Se aprecia claramente que el precio actual sigue estando muy por encima de los que eran normales hace sólo 10 años y que la bajada reciente no es, de momento, tan excepcional.
  3. Habitualmente Arabia Saudí asume la tarea de sostener el nivel de precios modulando su producción. Si el precio baja más de la cuenta, cierra un poco el grifo y la consiguiente menor oferta hace subir el precio. Así ayuda a sus socios de la OPEP, que tienen menos margen y necesitan precios altos para sostenerse en calma. En los últimos meses parece que los saudíes están descuidando ese papel. No está claro el porqué, pero podrían retomarlo en cualquier momento y devolver el precio al nivel de los 100 dólares.
  4. El fracking es caro. La bonanza petrolera reciente en Estados Unidos se basa en yacimientos de tight oil que requieren esta tecnología para su explotación y, de hecho, el boom ha sido posible gracias al contexto de precios altos sostenidos de los últimos años. No está nada claro que con los precios actuales la explotación de estos yacimientos resulte económicamente sostenible. Si los precios siguen bajando, el incremento de producción de Estados Unidos podría irse al traste. Y, en cualquier caso, en la medida en que el incremento o el sostenimiento de la producción de petróleo dependa de recursos como el tight oil (o de las arenas bituminosas de Canadá), el precio de esta materia prima será necesariamente alto.
  5. Y, por último, incluso con precios altos la cantidad de petróleo disponible para su explotación en yacimientos de tight oil es bastante limitada. La bonanza petrolera reciente en Estados Unidos podría ser una "flor de unos pocos años", si se me permite la expresión.

Gráfico 4. Serie histórica de precios del petróleo importado en Estados Unidos desde enero de 2000 hasta septiembre de 2014. La línea azul representa los precios ajustados por la inflación. Fuente: EIA.

De los cinco puntos anteriores, los cuatro primeros tienen un cariz bastante coyuntural y a mí los aspectos coyunturales se me suelen escapar con facilidad. Por eso me voy a centrar en el quinto, que es el que me parece más sólido en sus implicaciones a medio y largo plazo. De nuevo, saber cuánto recurso hay disponible para la producción futura de petróleo en Estados Unidos es una pregunta difícil, salvo que nos queramos conformar con la respuesta obvia para (casi) todos: es una cantidad limitada. Pero hay en aquel país una institución que presumo bien dotada de medios y que tiene entre sus cometidos proporcionar respuestas informadas sobre este tipo de cuestiones: la U.S. Energy Information Administration (EIA). Las previsiones que publicó la EIA en su Annual Energy Outlook de 2014 se muestran en el gráfico 5, tomado de dicha publicación. Vemos que en el caso de referencia se prevé que la producción deje de crecer antes de 2020, en un nivel próximo a los 10 mbd (es decir, en el mismo orden que la producción saudí actual) y comience a disminuir a partir de entonces. Así que, según la EIA, la fiesta no va a durar mucho tiempo.
Gráfico 5. Histórico y proyecciones de producción de petróleo en Estados Unidos. Fuente: EIA Annual Energy Outlook 2014.
Pero es que, además, hay motivos para sospechar que las previsiones de la EIA pecan de exceso de optimismo. Un informe publicado por el Post Carbon Institute con el título Drilling Deeper hace una revisión exhaustiva de las predicciones de la EIA yacimiento a yacimiento y concluye que en el 98% de la producción, las previsiones del escenario de referencia del Annual Energy Outlook 2014 están afectadas por un sesgo optimista "alto" o "muy alto". Según Drilling Deeper las producciones de los próximos 4 o 5 años serán similares a las que predice la EIA, pero el declive posterior al pico será mucho más pronunciado. ¿A quién creer? 

En el mismo Drilling Deeper nos proporcionan un argumento: el historial reciente de la EIA en predicciones sobre recursos en yacimientos pizarrosos (tight oil y shale gas) deja mucho que desear. Por ejemplo, la EIA estimó inicialmente en 410 Tm3 los recursos de shale gas disponibles en la formación Marcellus en el Este del país. En 2011 revisó a la baja esta cifra hasta 84 Tm3 (una reducción del 80%) después de que el US Geological Survey publicara un informe al respecto. Un portavoz de la EIA declaró entonces: "Consideramos al USGS expertos en esta materia. Ellos son geólogos, nosotros no. Vamos a tomar esta cifra y utilizarla en nuestros modelos" (mi traducción). Para el tight oil de la cuenca de Monterey, en California, una estimación inicial de recursos de 15.4 Gb sufrió en 2013 una revisión a la baja del 96% (hasta 0.6 Gb) después de un informe de David Hughes, el autor de Drilling Deeper. Vamos, que si hacemos caso a los "expertos en la materia" la fiesta va a durar mucho menos que lo que prevé la EIA.

En fin, que a mí me sigue pareciendo que, a pesar de la coyuntura de precios y de la renacida bonanza petrolera en Estados Unidos, todo apunta a que el escenario de fondo es y va a seguir siendo de carestía energética y que, como consecuencia, las perspectivas económicas globales no son muy halagüeñas. Aunque esto no es óbice para que los que tienen que llevar las riendas de la política económica, arropados por toda una pléyade de economistas de la Tierra plana muy seguros de su ciencia, sigan buscando la senda del crecimiento como única salida posible.

Fuentes:

El gráfico 1 se puede encontrar es esta página de la web del US Department of Energy.

El gráfico 2 se descargó de nasdaq.com el 28 de octubre de 2014

Para el gráfico 3, los datos se han obtenido de BP 2014

El gráfico 4 está tomado esta página de la web de la EIA.

EIA: Annual Energy Outlook 2014

Post Carbon Institute, David Hughes: Drilling Deeper 

Las declaraciones en relación con la revisión a la baja de Marcellus se pueden ver en esta noticia de Bloomberg.

Sobre la revisión a la baja de la estima de recurso en Monterey, se puede consultar esta noticia

jueves, 16 de octubre de 2014

Gas natural, puente a... ¿ninguna parte?

El gas natural, aun siendo un combustible fósil, tiene un cierto aura de "energía limpia": comparado con los otros combustibles fósiles, la emisión de CO2 por unidad de energía producida es significativamente menor (en números gordos, 25% menos que el petróleo y 50% menos que el carbón). En la emisión de otros contaminantes el gas natural también mejora a los otros combustibles fósiles. Frente al carbón, además, el gas natural ofrece ventajas tecnológicas y en relación con el petróleo todavía no está dando signos tan claros de agotamiento. Con todas estas ventajas, y por su menor tasa de emisiones por unidad de energía, el gas natural está siendo promovido como una fuente de energía de transición hacia una futura economía sin carbono.

Esto es especialmente cierto en Estados Unidos, donde el "boom" del gas de formaciones compactas o shale gas (incentivado muy activamente por el gobierno) junto con las dificultades para la exportación de gas natural (desincentivada muy activamente por el gobierno) han creado un escenario de abundancia y bajo precio en el que el gas natural está desplazando a otras fuentes de energía primaria en la generación eléctrica, y muy significativamente al carbón. Esta sustitución de carbón por gas está contribuyendo notablemente a la reducción de emisiones de CO2 que se viene registrando en Estados Unidos desde hace algunos años. Como siempre, no todo es de color rosa y, en este caso, son conocidas algunas de las sombras asociadas a este escenario:
  • El desplazamiento del carbón a favor del gas natural en la generación eléctrica en Estados Unidos no significa que el carbón estadounidense se deje de utilizar. Simplemente se exporta y se quema en otros lugares. Las emisiones de Estados Unidos disminuyen, pero globalmente el efecto es incierto.
  • En la extracción y manipulación del gas de formaciones compactas se producen inevitablemente fugas de metano, CH4, que es un gas de efecto invernadero mucho más potente que el CO2. Estas emisiones involuntarias pueden contrarrestar parcial o totalmente el efecto positivo del gas natural en la reducción de emisiones de CO2.
  • No hay ninguna certeza sobre cuánto va a dar de sí el gas de formaciones compactas ni sobre cuánto pueden sostenerse los precios bajos actuales, que a todas luces parecen artificiales.
  • El "fracking", la tecnología que se utiliza para extraer el gas de formaciones compactas, entraña riesgos ambientales muy serios que aún no está nada claro qué consecuencias van a tener en el futuro.
Estando en estas me ha sorprendido un estudio reciente (septiembre de 2014) titulado The effect of natural gas supply on US renewable energy and CO2 emissions y firmado por cuatro autores de la Universidad de California Irvine, de la Universidad de Standford y de la organización sin ánimo de lucro Near Zero. El estudio simula, mediante un modelo de sistema energético, la evolución de las emisiones del sector de la generación eléctrica de Estados Unidos entre 2005 y 2055 en un conjunto de escenarios según el siguiente esquema:
  • El nivel general de fugas de metano oscila entre 0 y 3%, un rango de variación que, según los autores, es consistente con la literatura al respecto.
  • La incertidumbre sobre la disponibilidad futura de gas natural se expresa considerando dos supuestos: disponibilidad baja y disponibilidad alta. Cada uno de ellos se ha cuantificado a partir de las estimaciones publicadas por 23 expertos de distintos ámbitos.
  • Las posibles políticas sobre energía y cambio climático se concretan en cuatro escenarios posibles: No Policy (el gobierno no interviene), Moderate Policy (un impuesto sobre las emisiones), Stringent Policy (imposición de límites a las emisiones) y RPS (despliegue de energías renovables por mandato gubernamental).
El estudio no considera los riesgos ambientales asociados al fracking y se centra exclusivamente en la generación eléctrica en Estados Unidos (las emisiones que se deriven de un eventual incremento de exportaciones de carbón estadounidense no se consideran) pero las otras "sombras" del shale gas citadas más arriba están incorporadas plenamente en los escenarios considerados en el análisis.

Los resultados se resumen en los dos gráficos siguientes, extraídos de la misma publicación. El gráfico de la izquierda muestra la evolución de las emisiones anuales en Gt de CO2 equivalente, es decir, teniendo en cuenta otros gases de efecto invernadero como el CH4. Para cada supuesto de política de emisiones se muestran dos líneas sólidas, una verde y otra roja. Cada una de las líneas se corresponde con un supuesto de disponibilidad de gas: verde para disponibilidad baja y rojo para disponibilidad alta. Alrededor de cada línea, una franja sombreada representa la variabilidad según el nivel de fugas de metano en la industria (de 0 a 3%, la línea sólida representa el valor central de 1,5%). El gráfico de la derecha muestra el total de emisiones acumulado entre 2013 y 2055 en cada uno de los escenarios simulados. Cada par de barras representa un supuesto en cuanto a política de emisiones con una barra verde para disponibilidad baja de gas natural y otra roja para disponibilidad alta. La altura de las barras se corresponde con un nivel de fugas del 1,5% y los "bigotes" representan su variación en el rango 0 - 3%.



El efecto que puede tener el gas natural viene indicado por la diferencia entre las líneas/barras verde y roja en cada escenario: si el gas natural tiene potencial para contribuir a la reducción de emisiones, una mayor disponibilidad se traducirá en menos emisiones. El caso es que para todas las políticas de emisiones salvo RPS la diferencia entre disponer o no de gas abundante es casi nula. La explicación es que el gas compite con el carbón, pero también con las energías renovables: en los escenarios de alta disponibilidad, más carbón es sustituido por gas, pero también se despliegan menos energías renovables. En la política RPS, que impone niveles de penetración de renovables por mandato gubernamental, estas están libres de la competencia con el gas y entonces la disponibilidad de este combustible sí tiene efecto en el total de emisiones. Además, la disponibilidad de gas influye en el precio de la energía y, por tanto, en su mayor o menor uso: en los escenarios de disponibilidad alta el consumo de energía es mayor y, por tanto, también lo son las emisiones. Eso sí, con gas natural abundante los mismos niveles de reducción de emisiones se pueden alcanzar con un coste menor de la energía, lo cual no es ninguna tontería.

Lo que sí parece claro en el estudio es que lo que verdaderamente determina los niveles de emisiones es la política sobre cambio climático que una sociedad decida seguir. De nosotros depende...

Fuentes:

Shearer, C., J. Bistline, M. Inman, S.J. Davis, 2014

jueves, 2 de octubre de 2014

Dicho en la cumbre

El pasado 23 de septiembre se celebró en la sede de Naciones Unidas en Nueva York la Cumbre sobre el clima 2014. Había sido convocada por el secretario general Ban Ki-Moon "para dialogar con los dirigentes y promover la adopción de medidas y objetivos ambiciosos a nivel nacional en relación con el clima". La cumbre no estaba planteada para negociar objetivos y llegar a acuerdos sino como una especie de escaparate en el que cada país iba a tener la oportunidad de exponer al mundo su posición en el asunto. O sea, como un aperitivo para la cumbre de París de 2015, cuyo objetivo sí es alcanzar un acuerdo mundial sobre el clima con acciones concretas.

En consonancia con este planteamiento, más de la mitad del programa ha estado destinado a "anuncios de objetivos y medidas nacionales". Después de la sesión inaugural, con la intervención de un Leonardo di Caprio con barba y moño, en calidad de Mensajero de la Paz (¿qué demonios es un mensajero de la paz de Naciones Unidas?), los representantes de cada país dispusieron de un turno de palabra para hacer esos anuncios. Lo que han dicho los países en estos turnos de palabra es, por tanto, lo más sustancioso que podemos extraer de esta cumbre. La web The Carbon Brief dedica una entrada a recopilar, resumidas, un buen número de estas declaraciones. Yo voy a aprovechar esos resúmenes para dar aquí mis opiniones sobre algunas de ellas. Me baso exclusivamente en lo publicado en dicha web, porque en la página oficial de la cumbre no he encontrado ningún material en esta línea. Para enriquecer un poco el contexto, al citar a cada país incluyo entre paréntesis dos datos: la contribución en % a las emisiones globales en 2013 y las toneladas de CO2 emitidas por habitante en ese mismo año.


DiCaprio, Mensajero de la Paz de Naciones Unidas, en la sesión inaugural de la Cumbre sobre el Clima 2014. Fuente: diario El Mundo

El primer país del mundo en emisiones de CO2 es China (27,1% y 7 t/hab), así que la posición de China es crucial. Y China se ha descolgado anunciando que para 2020 habrá reducido la intensidad de carbono de su economía en un 40% o 45% respecto de los valores de 2005. En 2013 el nivel de reducción ya había alcanzado un 28,5%. Además, piensa llegar a un techo de emisiones "tan pronto como sea posible". Todo esto está muy bien, no seré yo quien lo niegue, pero nos conviene ponerlo en contexto. En las previsiones de China también entra crecer al 7,5% anual hasta 2020. Con este dato en la mano el anuncio de China se puede reformular de la siguiente manera: "nuestras emisiones de CO2 van a crecer entre un 20% y un 30% de aquí a 2020 y a partir de ese año seguirán creciendo durante un tiempo indefinido y en una magnitud indefinida". La noticia ya no suena tan buena para el clima... Yo, además, no puedo evitar leer el siguiente subtexto: "Queremos seguir creciendo a buen ritmo y sabemos que las fuentes de energía fósil ya no nos van a acompañar (va a ser imposible conseguir más petróleo y el carbón, que también tiene sus límites, nos está generando unos problemas de contaminación inasumibles). Así que nos vamos a tener que apañar con otras fuentes de energía y con más eficiencia energética. Si esto lo expresamos en términos de reducción de la intensidad de carbono referida a 2005 nos va a quedar de lo más pintón para decirlo en la cumbre del clima".

Pero no podemos cargar las tintas sobre China. Al fin y al cabo, se trata del país más poblado del mundo, así que es de lo más natural que sea también el que más CO2 emite. Además, sus emisiones per capita son inferiores a las de muchas economías desarrolladas. Por ejemplo, la del segundo en el ranking mundial de emisiones de CO2Estados Unidos (16,9% y 18,8 t/hab). Un estadounidense promedio emite más o menos tanto CO2 como dos chinos y medio. Y entonces ¿qué es lo que ha anunciado Estados Unidos? Bueno, lo primero un cambio de actitud. Las declaraciones recientes de Barack Obama calificando el cambio climático como la principal amenaza global, por delante del terrorismo, viniendo como vienen de un presidente de los Estados Unidos de América, resultan cuanto menos llamativas. Segundo, la reafirmación (aproximada) de un compromiso previo: alcanzar en 2020 un nivel de emisiones "en el rango" del 17% de reducción con respecto a los niveles de 2005. Y tercero: la promesa de fijar un objetivo de reducción futuro a comienzos del año próximo, pero sin concretar más. Es poco, es ambiguo y además no es nuevo, pero aún así nos tenemos que dar con un canto en los dientes: se trata de Estados Unidos.

Los países de la Unión Europea presentaron posiciones bastante alineadas y expusieron objetivos de reducción de emisiones ambiciosos pero no nuevos. Alemania (2,4%, 10,5 t/hab) se presentó a sí misma como punta de lanza por sus objetivos ambiciosos, pero no concretó ninguno. Francia (1,1%, 5,8 t/hab) comprometió 1.000 millones de dólares para el Fondo Verde para el Clima. Por España (0,8%, 6,1 t/hab), Felipe VI se mostró lleno de orgullo (no sabemos si también de satisfacción) por nuestra generación eólica, pero tampoco anunció nada novedoso. El Reino Unido (1,5%, 8 t/hab) se declaró en camino de lograr un 80% de reducción de emisiones en 2050. Significativamente, puso énfasis en la cooperación con los países en desarrollo: "no es en absoluto realista esperar que los países en desarrollo renuncien a la senda de crecimiento intensiva en carbono que tantos países occidentales han disfrutado, a menos que les ayudemos a lograr un modelo de crecimiento verde".

La Unión Europea (11,2%, 7,7 t/hab)  también tuvo un turno propio, de manos de José Manuel Durão Barroso, que anunció el objetivo de reducción de emisiones propuesto por la Comisión Europea: 40% respecto de los niveles de 1990 en 2030. Efectivamente, Europa va a la cabeza en la lucha contra el cambio climático. Sin embargo, hay quien se pregunta si es factible un objetivo tan ambicioso. Tal como yo lo veo, es útil confrontar esta pregunta con otra: ¿sería factible un hipotético objetivo de mantener hasta 2030 los niveles de emisiones actuales? Europa carece casi por completo de recursos fósiles propios (las perspectivas del fracking siguen siendo poco alentadoras) y cada vez está teniendo más dificultades para asegurarse el suministro desde el exterior, donde la demanda crece más deprisa que la producción. En otras palabras: Europa está condenada a reducir su consumo de combustibles fósiles y, por tanto, sus emisiones de CO2. A mí me parece que la pregunta interesante no es tanto si lograremos tal o cual objetivo de reducción de emisiones sino en qué condiciones lo haremos. Y me da la impresión de que nos vendría muy bien comenzar cuanto antes a repensar el modelo de prosperidad material al que tan rápidamente nos hemos acostumbrado.  

El segundo país más poblado, India (5,5%, 1,5 t/hab) expuso, con cifras concretas, su compromiso con el desarrollo de energías renovables, el aumento de la eficiencia energética y la reforestación. Y yo digo que cualquier cosa en esa dirección que proponga un país con una tasa de emisión per capita 5 veces menor que el promedio de la Unión Europea o 12 veces inferior a la de Estados Unidos debe ser aplaudida. Por eso no me parece desencaminado que, además, hiciera un llamamiento a los países desarrollados para que den apoyo tecnológico y financiero a los países en desarrollo y para que practiquen lo que predican en relación con el problema climático. 

Ecuador (0,1%, 2,3 t/hab) fue un paso más allá en esta línea manifestando que considera conveniente que la responsabilidad histórica en las emisiones sea tenida en cuenta. 

Varios países significativos no aparecen en los resúmenes de The Carbon Brief. Cito algunos: Canadá (1,8%, 17.5 t/hab), uno de los países desarrollados con mayor nivel de emisiones per capita y que últimamente ha reculado en sus posiciones a favor de actuar contra el cambio climático; Australia (1%, 15,5 t/hab), tercer productor de carbón del mundo; Rusia (4,9% 11,9 t/hab), uno de los grandes productores de combustibles fósiles a nivel mundial; Japón (4%, 11,0 t/hab), una de las grandes potencias industriales, actualmente en una encrucijada energética complicada; o Brasil (1,5%, 2,7 t/hab), una de las grandes economías emergentes. Desconozco las razones de estas ausencias: o bien no participaron en la cumbre o bien The Carbon Brief no ha recogido sus declaraciones.

Ya para acabar me apetece comentar un caso anecdótico: el Vaticano (no tengo datos de emisiones). Su representante aprovechó su turno para expresar, entre otras cosas, que "el consenso científico [sobre el cambio climático] es bastante consistente". Sabemos que el Vaticano, como estado, es completamente insignificante y además carece casi por completo de capacidad de acción en el asunto, pero no por eso vamos a dejar de tomar en consideración sus declaraciones. Ahora bien, conociendo su trayectoria histórica en relación con los consensos científicos consistentes, a mí me ayudaría bastante saber explícitamente cuál es su postura respecto de este en concreto.

Fuentes:

Página oficial de la Cumbre sobre el clima 2014, que a mi entender ofrece más bien poca información.

Resumen de declaraciones de países recogidas en The Carbon Brief

Discurso íntegro del presidente de la Comisión Europea, José Manuel Durão Barroso

Los datos de contribución a las emisiones globales se han extraído de BP Statistical Review of World Energy 2014 y los de emisiones per capita se han obtenido dividiendo estos por la población en 2013 de la Base de datos del Banco Mundial. Respecto de los datos de emisiones, BP Statistical Review of World Energy advierte: "The carbon emissions above reflect only those through consumption of oil, gas and coal, and are based on standard global  average conversion factors. This does not allow for any carbon that is sequestered, for other sources of carbon emissions, or for emissions of other greenhouse gases. Our data is therefore not comparable to official national emissions data."

La foto de Leonardo DiCaprio se ha tomado de esta noticia del diario El Mundo

domingo, 18 de mayo de 2014

Explorando los límites de la energía eólica (y II)

En el episodio anterior... Supongamos que durante las próximas décadas vamos a ser capaces de mantener, o más bien incrementar al ritmo que se considera "normal", nuestra prosperidad material (es decir, retomar lo que viene siendo la senda del crecimiento, tan elusiva últimamente). Como para esto nos hará falta mucha energía y los combustibles fósiles van escaseando cada vez más, supondremos también que seremos capaces de desplegar energías alternativas y medidas de eficiencia energética al ritmo suficiente y así, además, conjurar los enormes peligros de un cambio climático descontrolado. Por supuesto, contamos para ello con la energía eólica. Como la empresa es grande, necesitaremos que esta fuente de energía tenga un papel significativo y, como referencia de mínimos, podemos fijarnos en Dinamarca, donde el 34% de la generación eléctrica fue de origen eólico en 2012 según datos de BP 2013. Digo referencia de mínimos porque un 34% de la generación eléctrica es todavía una parte relativamente pequeña de las necesidades totales de energía primaria de una economía moderna. Aun así, alcanzar ese nivel de penetración eólica globalmente en las próximas décadas es un objetivo ambicioso: Dinamarca lo ha conseguido, pero es uno de los países más ricos del mundo y en el que el recurso eólico es especialmente abundante. En todo caso, ¿de cuánta energía estamos hablando? Pues de algo así como 2 TW de potencia continua equivalente. 

En este episodio toca intentar responder a la cuestión fundamental respecto de la factibilidad del "objetivo Dinamarca": ¿existe en la atmósfera y a nuestro alcance esa cantidad de energía? En términos más generales nos podríamos preguntar: ¿cuál es el potencial eólico global?. Sobre esta cuestión se ha escrito mucho y con resultados muy dispares. Tomaré como referencia los casos extremos en lo que yo he podido encontrar:
  • De Castro et al. 2011 (en adelante, de Castro) cifran el potencial eólico global que podemos extraer de forma razonable en 1 TW de potencia continua equivalente. Si estuvieran en lo cierto, el "objetivo Dinamarca" se esfumaría ante nuestros ojos como llevado por el (demasiado poco) viento.
  • Jacobson y Archer 2012 (en adelante Jacobson) consideran que el potencial eólico global a 100 m es unos 253 TW de potencia continua equivalente, es decir, unas 15 veces el consumo actual de energía primaria.
Conviene tener en cuenta, sin embargo, que cuando se habla de potencial eólico global se puede estar hablando de cosas muy distintas. Los mismos Archer y Jacobson lo explican muy bien en otro artículo (Archer y Jacobson 2013), donde distinguen entre:
  • Potencial teórico: la potencia máxima que puede extraerse de cierta capa de la atmósfera si no existieran limitaciones técnicas, prácticas o económicas
  • Potencial técnico: la parte del potencial teórico que puede extraerse con las tecnologías conocidas
  • Potencial práctico: la parte del potencial técnico que puede extraerse excluyendo áreas con limitaciones prácticas (remotas, con usos incompatibles o demasiado poco ventosas).  
  • Potencial económico: la parte del potencial práctico que puede extraerse económicamente con una determinada estructura de costes de producción y de precios de la energía.
El caso es que teniendo en cuenta este juego de definiciones uno se da cuenta de que de Castro y Jacobson no están hablando de lo mismo. El primero se refiere al potencial práctico en un sentido bastante estricto mientras que Jacobson da una estimación del potencial teórico. Con todo, la diferencia de concepto sólo explica una parte de la enorme diferencia de números: el propio Jacobson cita a de Castro y calcula que expresando ambas estimaciones en términos comparables, la suya es 22,5 veces mayor que la de de Castro (dando por buena la suya, por supuesto). Si esta comparación fuera correcta habríamos pasado de 253:1 a 22,5:1, que no está mal, pero las dos fuentes seguirían siendo demasiado discrepantes.

Lo que nos ocupa aquí es ver si es factible, al margen de condicionantes económicos, alcanzar el "objetivo Dinamarca" en algo así como un par de décadas. Siendo esta la cuestión, no cabe duda de que lo que nos concierne es el "potencial práctico". Y si las estimaciones de Jacobson son 22,5 veces mayores que las de de Castro, lo que tenemos hasta ahora es una horquilla entre 1 y 22,5 TW continuos equivalentes. El extremo inferior de la horquilla significaría decir adiós al objetivo Dinamarca. El extremo superior, en cambio, vendría a decir que nos podemos centrar en las limitaciones económicas, porque serían las únicas que podrían condicionar un papel protagonista de la energía eólica en un futuro más o menos cercano. ¿En qué parte de la horquilla se encuentra de verdad el potencial práctico de la energía eólica?

De Castro y Jacobson utilizan metodologías dispares. Jacobson emplea un modelo atmosférico global al que añade distintas hipótesis de potencia eólica instalada a base de repartir uniformemente millones de turbinas de 5MW. Las diferentes simulaciones indican que existe un techo de energía eólica extraída que no se puede superar por más que se incremente la capacidad instalada (ver gráfico 1). En la hipótesis de que se utilice toda la superficie del planeta para disponer turbinas, el valor de saturación de la energía extraída resulta ser de 253 TW, que se puede identificar con el potencial teórico (curva "Global SWPP" en el gráfico 1). Para un supuesto más "práctico" en el que las turbinas se distribuyen sólo sobre tierra firme excluyendo la Antártida, el valor de saturación es de 72 TW (curva "Land SWPP" en el gráfico 1). Estos 72 TW se convierten en 80 si se considera también la superficie marina con profundidad <200 m.
Gráfico 1. Extracción de energía en función de la capacidad instalada para las hipótesis Global SWPP (parques eólicos distribuidos uniformemente por toda la superficie del planeta) y Land SWPP (parques eólicos distribuidos uniformemente por toda la tierra firme excepto la Antártida) en el estudio Jacobson. En la hipótesis Global SWPP la cantidad de energía extraída se satura para un valor de 253 TW. En la hipótesis Land SWPP, el valor de saturación es 72 TW. Fuente: Jacobosn y Archer 2012.

De Castro, por el contrario, utiliza una estimación "top-down" (de lo general a lo particular), mucho menos sofisticada pero también consistente y desde luego más fácil de seguir. 
  1. El punto de partida es el total de energía disipada por el viento en el conjunto de la atmósfera, para la que toma el valor de 1200 TW, respaldado por otros estudios.
  2. Mediante tres cálculos diferentes establece qué fracción de esta energía se disipa en los primeros 200 m de espesor de la atmósfera, que es donde operan los aerogeneradores. Dos de los cálculos son independientes del valor inicial de 1200 TW. Curiosamente, para uno de ellos utiliza un estudio anterior de Archer y Jacobson para estimar una velocidad media del viento en la troposfera baja. Los tres cálculos coinciden en aproximadamente 100 TW.
  3. No es práctico poner parques eólicos en la Antártida, ni en la superficie de los océanos profundos, ni en ciudades, parques naturales, zonas permanentemente heladas, etc. Excluye por estas causas el acceso a un 80% de la energía disponible anterior. Nos quedan 100·0,2 = 20 TW.
  4. Las turbinas de los parques eólicos se tienen que disponer suficientemente separadas unas de otras para que no se estorben entre ellas (de otro modo, la eficiencia de cada una de ellas se reduciría). Por esta causa, parte del viento que atraviesa un parque eólico lo hace entre las turbinas, sin interactuar con ellas. La energía cinética de esa parte del viento se disipa de forma natural sin poder ser aprovechada. De Castro estima el factor de reducción por esta causa en 0,3. Nos quedan 20·0,3 = 6 TW.
  5. Por razones prácticas podemos excluir del desarrollo eólico las zonas poco ventosas. Los parques eólicos actuales están en zonas de clase 5-6 en cuanto recurso eólico; en una zona de clase 3 un parque produce la mitad que el mismo parque instalado en un lugar de clase 6. De Castro excluye las zonas de clase 1 y 2 del potencial práctico y echa mano otra vez del estudio anterior de Archer y Jacobson según el cual las zonas de estas clases ocupan aproximadamente el 75% del territorio y en ellas se disipa el 50% de la energía eólica. Ese 50% de energía queda fuera de nuestro alcance por motivos prácticos, y nos quedan 6·0,5 = 3 TW.
  6. Incluso en las zonas buenas, el viento no sopla siempre a la velocidad adecuada. Los vientos excesivos obligan a parar las turbinas y son estos vientos, precisamente, los que llevan más energía (la potencia eólica es proporcional al cubo de la velocidad). De Castro estima que el 25% de la energía se deja de aprovechar por este motivo. Nos quedan 3·0,75 = 2,25 TW, y el objetivo Dinamarca comienza a verse comprometido...
  7. Finalmente, la cantidad de energía cinética que una turbina puede transformar en electricidad está limitada por la ley de Betz al 59%. Si añadimos otras pérdidas, paradas de mantenimiento, etc. podemos redondear este factor al 50%. Al final tenemos: 2,25·0,5 = 1,125 TW. Estos son redondeados a la baja para dar dar el resultado final de 1 TW como valor del potencial eólico práctico. 
A mí los números de de Castro me parecen consistentes, pero discrepan enormemente de los resultados de Jacobson y esto me resulta incómodo. La discrepancia fundamental viene del origen: supuestamente, el modelo de Jacobson incorpora de forma natural los efectos que de Castro cuantifica en los factores de los puntos 4, 6 y 7 anteriores. Estos factores se componen en 0,3·0,75·0,5 = 0,1125. Entonces, la potencia cinética total disipada en la capa inferior de la troposfera en los escenarios de saturación de Jacobson es de 253/0,1125 = 2250 TW, es decir: 22,5 veces mayor que los 100 TW de los que parte de Castro. Por supuesto, la metodología de Jacobson tiene en cuenta aspectos dinámicos ausentes en la de de Castro: a medida que extraemos energía cinética de la capa inferior de la troposfera entrará más energía en ella procedente de capas superiores e incluso del incremento de los desequilibrios térmicos en superficie. Pero incluso así, 2250 TW disipados en la troposfera inferior resultan exagerados comparados con la mayoría de referencias. Emeis 2013 (p.5), por ejemplo, considera que las estimaciones de disipación de energía cinética total en la atmósfera son bastante robustas y están en valores del entorno de 1743 TW (de Castro considera 1200 TW).

Por otra parte, conviene tener presente que los efectos de saturación que detecta el análisis de Jacobson implican que una extracción a gran escala de energía eólica puede llegar a tener implicaciones negativas muy serias. En primer lugar, puede llegar a originar cambios sustanciales en el régimen natural de vientos, a escala local o global. Adicionalmente, puede llegar a reducir de forma muy significativa el factor de carga (relación entre potencia producida y potencia nominal), encareciendo el coste de la energía producida. Por ambos motivos no parece realista suponer escenarios más allá del punto en que las curvas del gráfico 1 comienzan a curvarse hacia abajo. Este punto podría situarse más o menos en 160 TW para la hipótesis Global SWPP y en más o menos 40 TW para la hipótesis Land SWPP. La diferencia entre ambas hipótesis es que la segunda concentra la capacidad instalada en una región (las tierras emergidas excepto la Antártida) cuatro veces más pequeña que la primera. Como, en un supuesto razonable de potencial práctico, la potencia instalada se concentraría aún más, aproximadamente en el 25% de superficie con mejores recursos (paso 5 del análisis de de Castro), no me parece descabellado situar el punto límite de la curva para esta distribución de turbinas en alrededor de 10 TW.  Así pues, incluso aceptando los resultados de Jacobson, 10 TW se presenta como un valor razonable del potencial práctico de la energía eólica.

En este punto, en el que tenemos ya una horquilla de entre 1 y 10 TW, estamos en línea con la conclusión general de Emeis 2013 (p. 5): "Probablemente, una cifra de un sólo dígito expresada en TW sea una estimación realista de la energía eólica que podemos extraer de la atmósfera terrestre". Tengo para mí que esta conclusión es razonable. Si la aceptamos, el "objetivo Dinamarca" solo sería alcanzable si el extremo inferior de la horquilla resultara excesivamente pesimista. Si ese fuera el caso, solo habría que vencer los condicionamientos económicos. Pero, en cualquier caso, tampoco deberíamos contar con una contribución excesiva de la energía eólica en un hipotético futuro renovable: 10 TW es menos de la mitad de la demanda de energía primaria previsible dentro de unas décadas en los escenarios de crecimiento al uso. Como dice
 Emeis 2013 (p. 5), es evidente que la energía eólica puede ser solo parte de la solución.

Fuentes:

Archer, C.L. y Jacobson, M.Z. (2013): Geographical and seasonal variability of the global "practical" wind resources. Applied Geography 45:119-130

De Castro C., Mediavilla M., Miguel L.J., Frechoso F. (2011): Global wind power potential and technological limits. Energy Policy 39:6677–6682

Emeis, S. (2013): Wind Energy Meteorology. Atmospheric Physics for Wind Energy Generation. Springer. ISBN 978-3-642-30522-1

Jacobson, M.Z. y Archer, C.L. (2012): Saturation wind power potential and its implications for wind energy. PNAS, vol. 109, 39:15679-15684