lunes, 11 de mayo de 2015

Los límites de la energía solar fotovoltaica

El otro día asistí al acto de un partido político, con el que colaboro y durante ese acto una candidata de ese partido a las elecciones municipales, en una breve exposición sobre el programa de ese partido, manejo la cifra de 3.000 horas año de irradiación solar en la Comunidad de Madrid, para hablar sobre las excelencias, que son más bien justitas, de algunas energías renovables.
Yo entendí que se trataba de un error, deje continuar la intervención y con posterioridad, de forma discreta, la dije que en Madrid las horas Sol pico (HSP) serian aproximadamente 1.800 horas y que si quería ayuda en el tema contara conmigo.

Es un tema que conozco por haberme dedicado a el, tener estudios, títulos y toda la parafernalia que la sociedad moderna exige para que uno pueda apuntar alguna idea sobre algún tema concreto.

Huyo de la palabra "experto" porque generalmente cuando me presentan a alguien como experto de algo, en algunos casos compruebo que su famosa "expertería", se limita a la lectura de un par de artículos de prensa y alguna entrada de la indispensable Wipikedia.

La verdad es que sí mañana hubiera una catástrofe y me dieran a elegir entre estar bajo la protección de un experto o la del señor Cayo, personaje de ficción en la novela de mi admirado Miguel Delibes; El disputado voto del Sr. Cayo. No tengan ninguna duda de que me echaría en los brazos de ese, aparentemente, analfabeto personaje.
A todos los que no hayan leído esta magnífica novela, como todas las escritas por el maestro Delibes, les recomiendo su lectura o su versión cinematográfica.

Volviendo al tema de la candidata a concejala; lo que me dejo profundamente perplejo fue su contestación, llena de soberbia e irracionalidad, reafirmándose en el dato, a mi discreto comentario realizado en voz baja y en un aparte del acto.
Soberbia que días después no tuvo ningún pudor en reafirmar a voz en grito y con muy malas formas, lo de las 3.000 horas de irradiación, delante de un grupo de militantes de esa formación y encima alguno quería que yo me disculpase. La ignorancia no tiene límites.

El tema no tendría importancia de ser un personaje cualquiera, de los muchos que hablan por hablar. 
La gravedad del tema es que de salir elegida como concejala se encontraría manejando una parte alícuota de un presupuesto de cerca de 220 millones de euros.

Esto y algunos puntos más, me está haciendo reflexionar mucho sobre mi colaboración política y repensar mi vuelta al partido de la abstención, que al día de hoy todavía no he abandonado desde el año 1989, en el que colabore con otro partido político y ante mi asombro descubrí que allí todo el mundo iba a medrar.
Pero por otro lado dentro de esa lista electoral hay gente buena y competente que busca parar el enorme deterioro social que las políticas impuestas desde Bruselas y ejecutadas por los distintos gobiernos que hemos padecido, están causando a la sociedad española.
¡Malditas listas cerradas!

Bueno después de esta disertación a voz escrita, y realizada por una persona que se equivoca varias veces al cabo del día, o sea yo, y que no tiene ningún problema en reconocerlo, me pongo manos a la obra.


Energía solar fotovoltaica para durmientes

El Sol, un gigantesco reactor natural de fusión nuclear, es el que nos provee de toda nuestra energía, incluso la encerrada en las entrañas de la tierra en forma de combustibles fósiles desde hace millones de años.

Las llamadas energías renovables, desde la hidráulica hasta la solar, pasando por la eólica o la biomasa son consecuencia de la actividad solar. 
Solo el uranio, cuyo origen se encuentra en la explosión de las Supernovas y el hidrógeno, cuyo origen se remonta al mismísimo Big Bang tendrían una procedencia distinta. 
Para todo lo demás, como dice el conocido anuncio de una tarjeta de crédito; el Sol.

                                 Horas Sol pico; HSP

Las HSP es la medida de la irradiación solar. Se mide en Megajulios y equivale a la energía que la tierra recibe del Sol por metro cuadrado cuando este se encuentra justo sobre la vertical del metro cuadrado en cuestión.

Teniendo en cuenta que la tierra siempre está en permanente movimiento de traslación y rotación, el Sol no siempre incide con el mismo ángulo sobre ese metro cuadrado de tierra.
Esa incidencia del Sol dependerá de la latitud en la que se encuentra nuestro metro cuadrado y la época del año.

Gráficamente se representa de la siguiente forma genérica.

De la interpretación del anterior gráfico se desprende que no todas las horas de luz solar tienen el mismo rendimiento energético.

Es frecuente entre los no iniciados, confundir horas solares, con HSP.
Teniendo en cuenta que 3,6 Megajulios equivalen a 1.000 vatios o si queremos utilizar unidades térmicas a (+/-) 860 Kilocalorías, podemos ver en la anterior gráfica genérica que a las 8 A.M. la luz del Sol solo nos ofrece 200 vatios, o que a las 10 A.M. nos daría un rendimiento de 700 vatios y  entre las 12 horas y las 14 alcanzaría algo más de 1.000 vatios para ir descendiendo a unos 200 vatios a las 6 P.M.


Como dije es una gráfica teórica que se ajustaría a la radiación solar de un determinado metro cuadrado de la superficie terrestre.


Ahora esta irradiación teórica debemos trasladarla a nuestro metro cuadrado particular.

Para realizar este trabajo tenemos que partir de la observación de esa radiación, y lo que es más importante su media de los últimos años. Esa radiación se puede ver difuminada por la nubosidad, las lluvias o la contaminación atmosférica. 
La única manera de conocer ese dato de radiación es recurriendo a los observatorios meteorológicos, en nuestro caso la mejor y más precisa información la tenemos en la Agencia Estatal de Meteorología (aemet) y encima estos datos son libres, no se paga por ellos, de momento.
Otra buena fuente de datos es la NASA, pero encontrarlos dentro de la jungla de su página web, es algo que puede llevar horas, lo digo por experiencia.
También hay muchos programas en internet en los que metes los datos de latitud, el mes del año... y te hacen el cálculo. Lo malo, también lo digo por experiencia, es que cada uno te da un resultado distinto.
Así que para apostar sobre seguro, ya saben los datos de la aemet. Hay que currárselo un poco pero merece la pena. Los pueden descargan en este enlace en formato Pdf.

Siguiendo con nuestro caso particular para la provincia de Madrid y teniendo en cuenta que se trata de una radiación media, que puede tener diferencias entre sus extremos norte (Latitud aprox: 41ºN) y su extremo sur (Latitud aprox: 40ºN) los datos que nos facilita la Aeamet son:



En el eje de ordenadas tenemos los datos de irradiación en kWh por metro cuadrado y día.
En el eje de abscisas tenemos las HSP medias diarias, tanto de radiación directa como difusa, por meses.
Si multiplicamos estas radiaciones diarias por los días de cada mes y sumamos el total nos dará las HSP medias, aproximadas (muy aproximadas) por año.

IRRADIACIÓN MEDIA EN LA COMUNIDAD DE MADRID
Mes
HSP/ Día
Días/mes
Total mes
Enero
2,27
31
70,37
Febrero
3,25
28
91
Marzo
4,65
31
144,15
Abril
5,75
30
172,5
Mayo
6,6
31
204,6
Junio
7,74
30
232,2
Julio
8,04
31
249,24
Agosto
7
31
217
Setiembre
5,47
30
164,1
Octubre
3,56
31
110,36
Noviembre
2,43
30
72,9
Diciembre
1,87
31
57,97
Total Año/HSP
           365
1786,39

Como se ve una cantidad muy distante, casi la mitad de las 3.000 horas de irradiación expuestas por la candidata a concejala, pero ya se sabe estamos en España y lo mejor ante un error es Sostenella y no enmendalla.

Continuando con nuestro ejemplo, en el caso de la Comunidad de Madrid esa es la irradiación media que tendríamos en forma de HSP o kWh cada año.
Con ese dato tendríamos que trabajar para calcular el rendimiento de cualquier instalación de energía solar, ya fuera fotovoltaica, solar termo eléctrica o térmica, esta ultima para la obtención de ACS.


Paneles Solares Fotovoltaicos

Para poder aprovechar esa radiación necesitamos de algún elemento que la trasforme en energía útil o trabajo.
En el caso de su aprovechamiento fotovoltaico, utilizaremos los paneles solares fotovoltaicos que mediante células, compuestas de silicio, boro y fósforo convierten la luz en electricidad. Como una imagen vale más que mil palabras, para una descripción bastante sencilla y comprensible, del funcionamiento de un panel solar fotovoltaico utilizo estos dos vídeos, como parte del material en los cursos y charlas que doy a la gente que de vez en cuando me hace el favor de escucharme:


Con este primer vídeo hemos visto como funciona una célula solar fotovoltaica, con este otro veremos como se genera corriente continua dentro de esa célula.


Creo que estos dos vídeos editados por SOLEA, son bastante ilustrativos del efecto fotovoltaico.

Rendimiento de los PSF

Hay diversos tipos de PSF; policristalinos, monocristalinos, flexibles,para empotrar en fachadas, de arseniuro de galio... de este último panel su fabricante, la empresa Boeing, dice haber alcanzado rendimientos en laboratorio cercanos al 37,5%. Lo que no dice es en que condiciones y a que precio.
Los ingenieros americanos para referirse a este tipo de "éxitos de laboratorio" suelen utilizar una expresión que traducida queda de la siguiente manera: "Un contenedor de basura de subvenciones", en clara referencia a la imposible aplicación de este tipo de inventos a nivel comercial.
No tengo nada contra la investigación, es más me encanta y posiblemente sea una de mis vocaciones fustradas, pero me pongo a temblar cuando oigo la palabra I+D+I, en boca de políticos, que por lo general no saben o tendrían gran dificultad para resolver una ecuación de 2º grado.

Habitualmente, el famoso I+D+I, suele acabar en un montón de millones adjudicados a los proyectos más rocambolescos.
Conozco el caso de una exitosa subvención concedida a una empresa española por inventar algo, que estaba inventado hace 60 años y que se puede comprar en cualquier tienda especializada.

Centrándome solo en paneles comerciales fabricados con tecnologías existentes, probados y que se pueden adquirir en cualquier comercio especializado tendríamos los paneles policristalinos, que son los de mejor rendimiento y fiabilidad a nivel comercial. El precio de este tipo de paneles, fabricados por marcas conocidas, suele rondar los 250€(año 2015) la unidad, sin incluir el IVA.

Estos paneles generan una tensión de (+/-) 30 V y una intensidad de unos 8 amperios; que se traduce en una potencia de (W=30*8 -> 240 W) unos 240Wp. Teniendo en cuenta sus medidas, que suelen ser de unos 165 por 100 centímetros su rendimiento es del 15%.

Esto se traduce en que de los 1.000 vatios HSP por metro cuadrado solo podría trasformar en electricidad el 15%.

El rendimiento de este tipo de paneles disminuye con el tiempo y por término medio suelen perder un 1% de esa potencia cada año. Al final de su vida operativa, que se estima en unos 30/35 años (algo que todavía no se ha podido comprobar, fuera de los modelos de simulación) podría llegar con un rendimiento del 50%. El proceso de pérdida de rendimiento se acelera con el tiempo.
Todos los rendimientos están calculados para una temperatura en la superficie del panel de 25º C. A partir de esa temperatura el rendimiento del panel baja.
La perdida de rendimiento del panel por incremento de temperatura es aproximadamente de 0,5% por cada 1ºC.
Nota: para medir la temperatura en una célula SF, hay que realizar un cálculo bastante complejo que desborda la intención divulgativa de esta entrada.
Lo mismo ocurre para calcular la pérdida por incremento de temperatura en la célula, entre otras cosas porque la temperatura, como se ve en gráfico, no es uniforme en toda la célula. Se da por válido y bastante aproximado una pérdida del 0,5% por cada grado de incremento de la temperatura.
Fin de la nota.

Luego del rendimiento del panel SFV, habría que descontar las pérdidas por temperaturas que en nuestro caso, para una temperatura ambiente de 30º serían de aproximadamente un 13% del rendimiento de la célula.
Nuestro panel de 240 wp, se quedaría con un rendimiento de 208/209 vatios HSP, con una temperatura ambiente de 30º.

Un error habitual en los no iniciados es pensar que cuantas más horas de Sol, mejor y que por lo tanto un sitio como Almeria, que recibe de las mayores irradiaciones de la península, sería muy bueno para utilizar la energía SFV, sin embargo la experiencia nos dice que en zonas como Valladolid o Tarragona, con menor irradiación se obtiene un mejor rendimiento.
Por último doy por entendido que la inclinación de nuestro panel SFV, instalado en nuestro metro cuadrado, en este caso dado el tamaño del panel; en nuestro 1,6 metros cuadrados, así como su azimut, son las correctas. 

Estas perdidas por orientación (inclinación y azimut)  deben definirse en el pliego de condiciones técnicas de nuestra instalación SF y tienen que estar dentro de los límites impuestos por el IDAE, a saber; 10% máximo para paneles SF superpuestos y un máximo del 20% para paneles integrados en la arquitectura de una edificación.
Estas pérdidas se podrían reducir con la utilización de seguidores solares que pueden evitar parte de ese 10% de pérdidas en los paneles superpuestos, a cambio introducimos una mayor complejidad mecánica a nuestra instalación y un consumo extra de energía. Es cuestión de hacer números.

Bien como vemos no son vatios todo lo que reluce.
En los debates, algunos muy acalorados, sobre las bondades de la energía SFV, suele salir a relucir la expresión; Pariedad de red, para referirse a que la tecnología SF, está tan madura que ya puede instalarse sin subvenciones y ser rentables.
Por lo general las personas que hacen estos cálculos los hacen en base al rendimiento Wp (vatio pico) del panel SFV y el precio de la electricidad, en muchos casos sacan este precio de su recibo doméstico y claro el negocio es redondo.

Pero si incluimos todas las pérdidas de nuestro panel/instalación hasta el contador (todavía quedan unas cuantas pérdidas) y le añadimos nuevos costes, como; el cableado, los soportes o seguidores solares, los inversores, la subestación trasformadora, el terreno, el mantenimiento, los seguros y un largo etcétera, a pesar de tener una de las tarifas de energía eléctrica más altas de la UE, aunque el precio del MWh en el mercado mayorista de la electricidad, no tiene nada que ver con el de nuestra factura. El negocio sin subvención, prima o como lo quieran llamar no es tan redondo, más bien es una ruina.

La instalación
Básicamente podemos hacer tres tipos de instalaciones SFV; Aislada, autoconsumo conectada a red y directamente para generación y venta al mercado.

La instalación aislada es la que no está conectada a red y necesita de acumuladores de energía, y otros recursos para poder funcionar las 24 horas.

¿ En que casos es interesante este tipo de instalaciones?

Este tipo de instalaciones es interesante cuando el punto de conexión a red se encuentre a una cierta distancia o la potencia que necesitemos no sea elevada, por ejemplo bombeo de agua, alimentar un repetidor de telefonía o una idílica cabaña en el bosque.

En este caso tenemos que evaluar el coste del tendido que la compañía distribuidora nos va a repercutir así como el transformador, en función de la tensión de la línea de distribución más cercana.

Los últimos precios que he manejado (2013) han sido aproximadamente para una línea de 0,6/1 kv y capacidad de 100 amperios, los siguientes:

Línea soterrada aprox: 65/70 € metro lineal.

Línea aérea aprox: 11.000 € km.

A los que habría que sumar el IVA.

Estos precios son orientativos y dependerán de la orografía, la composición del suelo...

Cuando hablamos de instalación aislada tenemos que calcular cual es nuestro consumo diario y la autonomía que en función de la zona; nieblas invernales, lluvias, nevadas... debemos tener.
Este datos se calcula en  base al día de menor irradiación solar. En nuestro caso, Madrid, ese día es el 21 de diciembre con algo menos de 1,87 HSP. 
A las limitaciones en HSP, señaladas tenemos que dar una cierta autonomía a nuestra instalación, en función de las nieblas, nubes, nieve... en la zona de Madrid pueden oscilar entre los 7 días para instalaciones en la sierra norte a los cinco días en la zona sur.
Con esos datos calcularemos la capacidad de nuestras baterías estacionarias, que si no son sometidas a descargas profundas tendrán una duración bastante aceptable. Al sistema se le puede añadir un aerogenerador, respetando la normativa sobre ruidos si tenemos vecinos próximos; el ruido aerodinámico suele ser alto en función de la longitud de la pala.
El ACS, agua caliente sanitaria, la tendremos que obtener por otros medios; como las calderas de biomasa y podríamos colocar algún colector solar para subir la temperatura del agua destinada a la calefacción o a las necesidades sanitarias. 
Por último y aquí se rompe el encanto ecológico; todo este tipo de instalaciones aisladas suele contar con un generador de gasolina o gasoil de apoyo.

Los Kits SFV suelen oscilar entre los 1.000€ (2015) para consumos de 600w y autonomías de 4/5 horas hasta los 35.000 € para consumos de 36 kW día y autonomías de 2 días.

Estos precios son promedio, aquí habría que sumar los costes de transporte e instalación.
En la foto de la izquierda se puede observar lo que yo calificaría de una mala instalación. Los paneles SFV, están pegados al tejado no dejando espacio para que circule el aire por debajo, haciendo efecto Venturi y evacuando parte del calor, que genera la radiación solar.
Como ya hemos visto, sus pérdidas por temperatura serán mayores y su vida útil se verá reducida.


Autoconsumo conectado a red

Otra de las modalidades de la energía SFV, son las instalaciones conectadas a red. En este caso utilizamos la energía que generamos y cuando sea necesario consumiremos de la red. También podemos enviar nuestro excedente a la red, que puede ser remunerado o considerado como un pago a cuenta (Balance cero) de nuestra demanda de energía eléctrica futura, compensando saldos.

En España, al día de hoy, esta modalidad no parece hacer mucha gracia al gobierno actual (año 2015), que hace todo tipo de piruetas y cabriolas legales para evitar regular de forma satisfactoria para todas las partes y no solo para una de las partes esta modalidad. 
¿Será por las puertas giratorias?

En España el autoconsumo conectado a red, está digamos, definitivamente regulado por la Ley 24/2013. Si por definitivamente entendemos que en nuestro país las leyes que afectan a nuestro sector eléctrico sufren de alguna modificación ¡CADA DOS SEMANAS! desde la ley 54/1997.

El artículo 9 de la citada Ley 24/2013, regula ese autoconsumo conectado a red:

Artículo 9. Autoconsumo de energía eléctrica.

1. A los efectos de esta ley, se entenderá por autoconsumo el consumo de energía eléctrica proveniente de instalaciones de generación conectadas en el interior de una red de un consumidor o a través de una línea directa de energía eléctrica asociadas a un consumidor.

Se distinguen las siguientes modalidades de autoconsumo:

a) Modalidades de suministro con autoconsumo. Cuando se trate de un consumidor que dispusiera de una instalación de generación, destinada al consumo propio, conectada en el interior de la red de su punto de suministro y que no estuviera dada de alta en el correspondiente registro como instalación de producción. En este caso existirá un único sujeto de los previstos en el artículo 6, que será el sujeto consumidor.

b) Modalidades de producción con autoconsumo. Cuando se trate de un consumidor asociado a una instalación de producción debidamente inscrita en el registro administrativo de instalaciones de producción de energía eléctrica conectada en el interior de su red. En este caso existirán dos sujetos de los previstos en el artículo 6, el sujeto consumidor y el productor.

c) Modalidades de producción con autoconsumo de un consumidor conectado a través de una línea directa con una instalación de producción. Cuando se trate de un consumidor asociado a una instalación de producción debidamente inscrita en el registro administrativo de instalaciones de producción de energía eléctrica a la que estuviera conectado a través de una línea directa. En este caso existirán dos sujetos de los previstos en el artículo 6, el sujeto consumidor y el productor.

d) Cualquier otra modalidad de consumo de energía eléctrica proveniente de una instalación de generación de energía eléctrica asociada a un consumidor.

2. En el caso en que la instalación de producción de energía eléctrica o de consumo esté conectada total o parcialmente al sistema eléctrico, los titulares de ambas estarán sujetos a las obligaciones y derechos previstos en la presente ley y en su normativa de desarrollo.

3. Todos los consumidores sujetos a cualquier modalidad de autoconsumo tendrán la obligación de contribuir a los costes y servicios del sistema por la energía autoconsumida, cuando la instalación de generación o de consumo esté conectada total o parcialmente al sistema eléctrico.

Para ello estarán obligados a pagar los mismos peajes de acceso a las redes, cargos asociados a los costes del sistema y costes para la provisión de los servicios de respaldo del sistema que correspondan a un consumidor no sujeto a ninguna de las modalidades de autoconsumo descritas en el apartado anterior.

El Gobierno podrá establecer reglamentariamente reducciones en dichos peajes, cargos y costes en los sistemas no peninsulares, cuando las modalidades de autoconsumo supongan una reducción de los costes de dichos sistemas.

4. Los consumidores acogidos a las modalidades de autoconsumo de energía eléctrica tendrán la obligación de inscribirse en el registro administrativo de autoconsumo de energía eléctrica, creado a tal efecto en el Ministerio de Industria, Energía y Turismo.

Reglamentariamente, previa audiencia de las Comunidades Autónomas y Ciudades de Ceuta y Melilla, se establecerá por el Gobierno la organización, así como el procedimiento de inscripción y comunicación de datos al registro administrativo de autoconsumo de energía eléctrica.

5. El Gobierno establecerá las condiciones administrativas y técnicas para la conexión a la red de las instalaciones con autoconsumo.

Asimismo el Gobierno establecerá las condiciones económicas para que las instalaciones de la modalidad b) de producción con autoconsumo vendan al sistema la energía no autoconsumida.


La verdad es que la redacción del artículo 9 parece estar inspirada en la película "Una noche en la Ópera" de los hermanos Marx. Ya saben esa maravillosa escena de; la parte contratante... 

El autoconsumo conectado a red al día de hoy presenta los siguientes inconvenientes:

Económicos y legales: de la lectura del anterior artículo se desprende que cualquier instalación que esté conectada a cualquier punto de la red eléctrica de nuestra casa, nave, oficina..., aunque fuera una instalación conmutada, es decir sin vertido a la red. Queda dentro del definido autoconsumo, lo que te obliga a tener la autorización del distribuidor eléctrico que te corresponda, en España hay unos 550, y tener que cumplir con todas sus condiciones técnicas. 
A estar inscrito en un registro especial y a pagar un peaje de respaldo.
Por último al día de hoy y si no lo han cambiado en la última madrugada, pongo por caso, no hay ninguna ley que le obligue al distribuidor eléctrico a comprar la energía que tú viertas al sistema y que obviamente si le cobrarán a quien la consuma.
La verdad es que si no fuera por la incertidumbre de la cuantía del peaje de respaldo y algunas limitaciones técnicas yo me apuntaría al sistema conmutado.

Explicación del peaje de respaldo:

El controvertido peaje de respaldo tiene su origen en una recomendación de la OIE (Organización internacional de la energía) que utiliza el siguiente argumento:

Los sistemas de generación discontinuos, como son las renovables, necesitan del resto del sistema eléctrico para poder garantizar un suministro continuado (las 24 horas del día) a los consumidores.

Como la generación convencional, la térmica, es necesaria al día de hoy y sus costes e inversiones son elevados, pensemos en los costes de una central de ciclo combinado o una central nuclear. 
Lo que sucedería según la OIE, y un servidor también piensa lo mismo con el actual modelo eléctrico (ya contaré cual es mi modelo eléctrico), es que al reducirse la demanda por la aplicación de todas esta tecnologías de autogeneración, posiblemente este tipo de centrales no serían rentables y acabarían cerrando.

La consecuencia de su cierre sería que el país solo funcionaría cuando hiciera sol o viento, como ven algo que sería bastante Naif.

Por otro lado también este tipo de instalaciones de baja potencia ofrece problemas técnicos.

Al enviar pequeños paquetes, en algunos casos de unos pocos cientos de vatios, desde distintos puntos de la red de BT y solo por una de sus fases, estaríamos creando una fuente de armónicos que influirían en la calidad de suministro eléctrico.


Por último y referido a la energía SFV, nos quedarían las instalaciones de producción para mercado, más conocidas como huertos solares.

Los huertos solares

Cuando viajamos, de vez en cuando vemos desde las ventanillas campos sembrados de PSF, mirando al Sol.
Estas son instalaciones cuyo propósito es la generación de energía eléctrica y venta directa al mercado.

Una de las primeras preguntas que hay que hacerse sobre este tipo de instalaciones es; 

¿Por que durante la burbuja de las renovables con primas de producción para la SFV del 530% para los primeros 25 años de la instalación y del 425% para el resto de vida de la explotación, ninguna de las compañías clásicas, con muchos años de experiencia y excelentes ingenieros invirtió en este tipo de tecnología?

Más cuando la instalación de energía SFV más antigua de España, instalada en San Agustín de Guadalix, en 1984, era propiedad de Iberdrola y había tenido 20 años para testar esta tecnología...raro verdad.

Si accedemos al registro de instalaciones en régimen especial (renovables) creo que encontraremos muy poquitas instalaciones SFV propiedad de las grandes compañías que todos conocemos; 
¿Por que será...? más cuando estas grandes compañías han apostado claramente por la energía eólica.

Comparación entre
Eólica y SFV
Eólica
Solar Fotovoltaica
5 MW de potencia
instalada
1 Aerogenerador
20.000 placas
Solares fotovoltaicas
Precios a pie de fabrica
1.000.000 €
5.000.000 €








 Creo que sobran las palabras.

Cuando me toca hablar de los límites de las renovables y en especial de la tecnología SFV, trato de contar mi experiencia, que no se basa solo en la lectura de unos cuantos artículos, y exponer con claridad los límites de estas tecnologías.

Algunas personas, más por ignorancia, creo que por maldad, me suelen atacar en los foros e incluso me acusan de defender de forma encubierta al Lobby eléctrico, cosa que no hago, solo trato de defender la verdad, que cuando se trata de física, matemáticas o ingeniería, afortunadamente suele ser objetiva.

Por cierto que ese Lobby, es el que más ha invertido en tecnología renovable. Renovable viable como la eólica o la solar termo eléctrica.

¡Claro que creo en la energía solar fotovoltaica! 

Pero si algún ingenuo se cree que llenando de paneles SFV el mapa de España solucionará sus problemas energéticos, ya le digo que no. Es más acabaría jodiendo uno de los mejores sistemas eléctricos del mundo, algo que por cierto, ya están haciendo algunos políticos con su continuo legislar sobre cosas que desconocen.

Siempre estamos hablando del Lobby de la eléctricas, algunas veces, no sin razón. Pero ojo con el Lobby de la SFV, que quieren volver a los viejos tiempos de las primas con cargo al sistema. 
¿Si son tan rentables sin prima de producción por que no siguen con el negocio en vez de andar como locos por deshacerse de los huertos solares?

Ahora estamos en época de elecciones y me costa que el cabildeo en los nuevos partidos emergentes no para, más con lo bonita que queda la etiqueta ecológica en los programas electorales.


El autor, o sea yo, terminando una de las últimas instalaciones solares fotovoltaicas que tuvieron derecho a prima de producción.











martes, 5 de mayo de 2015

Porque el crecimiento económico nunca volvera

Hago un paréntesis en la continuación de las entradas sobre el sistema eléctrico español para escribir sobre algo que creo es necesario divulgar, en especial ante las próximas elecciones donde los políticos clásicos comenzarán una subasta al alza sobre el futuro económico, ofreciendo cada uno un imposible crecimiento de al menos el "xcomanosecuantosporciento". 

Este paréntesis en parte se debe a la creciente dificultad para la obtención de datos. Me explico:
La serie sobre el Sistema Eléctrico Español, que comencé con las entradas; "Desde el origen a la Ley 54/1997, no ha representado una gran dificultad a la hora de conseguir datos.
Datos que cuando no son oficiales, procuro verificar hasta dos y tres veces atendiendo a distintas fuentes; asociaciones patronales, webs serias, o Cías eléctricas.

Según voy adentrándome en la última década, curiosamente, me resulta cada vez más complicado obtener datos y no es porque no existan. Existen y en gran volumen, me refiero a la confección y fragmentación de los mismos.
Así cuando quiero encontrar, pongo por caso, el consumo anual de petróleo y  busco en una web especializada, por ejemplo la patronal del sector; CORES. Me encuentro con datos tan minuciosos y por otra parte tan fragmentados que para obtener un total, tengo que trasladarlos a una hoja de cálculo, dedicando un buen rato en su interpretación. Otro tanto podría decir de los datos de REE.

Para la realización de este blog que solo cuenta con la ayuda de mi tiempo libre, este tipo de cosas relentizan bastante la confección de nuevas entradas, más si se quiere mantener un rigor en los datos.
En mi época de estudiante oficial, digo oficial porque parece que en la cultura actual el conocimiento solo es reconocido si va acompañado de un título, aunque sea de la universidad de Villa Botijos de Arriba ¡Que mal lo hubieran pasado da Vinci o el sargento Levréntiev, en nuestra sociedad!
Como contaba, en tercer año de carrera, en la asignatura Economía de empresa había un tema dedicado a la Teoría Matemática de la Información.
De la enseñanza de ese tema se desprendía una conclusión: tan mala es la falta de información como el exceso de la misma. Tanto un extremo como el otro impiden tomar decisiones acertadas.
De hay la famosa frase: "Los árboles no me dejan ver el bosque".
Bueno pues algo parecido me está sucediendo con los datos sobre el SEE, tengo que ir árbol por árbol para poder hacerme una idea del bosque.
¿Será casualidad, torpeza mía, o algo perfectamente planificado?


Porque el crecimiento económico nunca volverá

Llevo demasiado tiempo escuchando a políticos y economistas de partido el mantra de; "en poco tiempo estaremos creciendo al xcomanosecuantosporciento".

Una absoluta falsedad que ya en su día, el informe encargado por el Club de Roma (1972) al MIT desmontaba.
Ese informe se dio a conocer como "Los límites de crecimiento", y ponía de manifiesto como en un planeta de recursos finitos el crecimiento infinito (función exponencial), era sencillamente imposible.

A modo de ejemplo un crecimiento del 3% anual, implicaría doblar la base cada 23,5 años. Sí ese crecimiento fuera al 5% la base se doblaría cada 14,2 años. 
¿Y que significa doblar la base?

Doblar la base significa consumir el doble de todo.

Doblar la base significaría que contaminaríamos el doble, como ya está pasando.

O que la población se ha doblado en un periodo de tan solo cuarenta años

Doblar la base choca con los límites de los recursos finitos, y de hay el título de "Los límites del crecimiento".
Crecimiento económico y energía

El crecimiento económico ha estado, desde tiempos prehistóricos, sujeto al excedente energético.
Un análisis de lo que está sucediendo y sucederá se encuentra en la Teoría de Oldúvai, gráficamente puede representarse con el siguiente esquema:


Según el gráfico anterior podemos sacar varias conclusiones, una de las más importantes es el declive de la energía disponible por habitante que alcanzó su máximo en 1979 para ir disminuyendo hasta un 30% de energía disponible per cápita entorno al año 2030 y a partir de esa fecha continuar con un lento y continuado declive.

El modelo socio económico actual ha sido posible y solo posible, gracias a los combustibles fosiles acumulados en el interior de la tierra en los últimos trescientos millones de años.

Estos combustibles fósiles producto de la descomposición de materia orgánica que mediante largos periodos de tiempo y en unas determinadas condiciones de temperatura y presión, que posiblemente sean irrepetibles, ha ido trasformándose en distintas recombinaciones de átomos de carbono e hidrógeno junto con otros elementos, de los cuales extraemos aproximadamente el 80% de la energía que utilizamos a nivel mundial. 
Sí no hay ningún error; el 80% de la energía que utilizamos.

Esos combustibles han ido alcanzando e iran alcanzando sus picos de extracción en los próximos años. Cada día sera más difícil su obtención y menor su tasa de retorno energético, como ya sucede con el petroleo.

Junto con la siempre polémica energía nuclear, alimentada por mineral de uranio y cuyo pico de extracción parece que ha sido ya, o esta muy próximo, son los que han permitido el desarrollo de nuestro insostenible modelo económico y social.

Algunos pensaran que la fusión nuclear  esta a la vuelta de la esquina. La realidad es que desde hace más de cuarenta años estamos a cuarenta años de conseguir un reactor comercial de fusión nuclear.
Los técnicos que trabajan en el proyecto ITER hablan de posibles tasas de retorno para el año 2050 de 10 a 1.
El petroleo, la segunda fuente energética después del carbón llegó a tener tasas de retorno de 100 a 1 a mediados del siglo pasado.

Otros pensaran que las renovables solucionaran el problema, que la energía del Sol es ilimitada, por lo menos para los próximos 4.500 millones de años, sin entender que las energías renovables son extensiones de los combustibles fósiles.

¿Alguien se imagina la instalación de generadores eólicos mediante grúas y camiones eléctricos?

Otro tanto digo para la energía solar fotovoltaica, donde el silicio, el boro y el fósforo, responsables de la generación fotoeléctrica, apenas representan unos gramos sobre el total del panel solar, compuesto básicamente de aluminio, cristal y cobre.

¿Alguien se imagina que los dúmper utilizados en la minería, incluida la del silicio pudieran funcionar con baterías?

Dúmper típico de minería. Su peso total es de unas 600 Toneladas y consume 16 litros de gasoil por minuto.

Este ejemplo es válido para el trasporte marítimo o aéreo.

Pero en el mejor de los casos y suponiendo que pudiéramos salvar todos esos obstáculos, solo podríamos producir energía eléctrica.

Con solo energía eléctrica nuestros actuales procesos industriales serían inviables en su inmensa mayoría.

En España en 2014, el consumo de energía eléctrica representó el 24,8 % del total de la energía consumida, las renovables tuvieron una participación del 41% o lo que es igual; las renovables representaron el 10% de toda la energía consumida. 

En la moderna Alemania, que muchos utilizan como ejemplo de país, la energía más utilizada desde los comienzos del presente siglo vuelve a ser el carbón. En concreto los lignitos, de los que Alemania todavía tiene unas reservas aceptables y que son de los combustibles fósiles de mayor efecto invernadero.

Para terminar este apartado añado que al día de hoy el petroleo, es también la base de unos 4000 productos industriales.

Economía, energía y sociedad

Durante los últimos siglos, en especial desde la Revolución Industrial, las personas nos hemos ido organizando entorno a las urbes, desplazándonos del medio rural a las ciudades, cada vez más grandes, en un continuo proceso de engullir personas como si se trataran de gigantescos e insaciables estómagos.

Este desplazamiento fue originado por dos fuerzas; una de repulsión y otra de atracción.

La fuerza de repulsión fue causada por la mecanización del medio agrícola y la estabulación ganadera que hacía innecesaria la mano de obra. Esta mecanización y su correspondiente aumento de productividad se debieron a los combustibles fósiles. Primero la máquina de vapor y luego el motor de combustión interna expulso a millones de personas del medio agrícola y ganadero.

La fuerza de atracción fue debida a la necesaria mano de obra para poder fabricar los útiles de esa mecanización y la mejor manera de obtenerla era montando las fábricas en las ciudades en las que la Ley de Say parecía funcionar y cumplirse para todas las actividades industriales.

Poco a poco durante los siglos XIX y XX las ciudades fueron creciendo hasta convertirlas en auténticos sumideros energéticos.
Este efecto de sumidero energético ha ido aumentando con el tiempo y disparándose con la insostenible globalización, donde muchos de los productos que consumimos a diario tienen su origen a miles de kilómetros de distancia.


Vista aérea de la ciudad de Móstoles en la provincia de Madrid. En 1931 contaba con 1.748 habitantes y tenía a su alrededor un basto cinturón de recursos que posiblemente satisfacía más del 60 % de sus necesidades; alimentación, agua, energía (biomasa)... el resto de sus necesidades hasta cubrir posiblemente un 90% de las mismas, tendrían un origen no superior a 400/500 Km. y probablemente solo un 10% de sus necesidades serían cubiertas con productos de lugares remotos y exóticos.


La misma ciudad en 2012. Con 206.031 habitantes. En ese año, solo su consumo de energía eléctrica fue de 1.146.432 MWh  o el equivalente a 5.054 kWh/habitante. Todo el pequeño comercio está dominado por bazares chinos cuyos productos se fabrican a más de 10.000 km. de distancia. La alimentación sufre de un proceso parecido y las grandes cadenas de distribución hacen que los alimentos que se consumen tengan cada vez unos orígenes más lejanos.

He utilizado el ejemplo de la ciudad de Móstoles como podría haber utilizado la de cualquiera de las ciudades del planeta que han seguido procesos parecidos.

¿Alguien es capaz de imaginar la mortandad que en una de estas ciudades cualquier Cisne Negro de los miles que cada día nos acechan podría causar?

¿Alguien se imagina lo que sucedería ante un colapso en el sistema de distribución de energía, agua, transporte o alimentación? 

Al día de hoy el modo de vida de las grandes ciudades es cada vez más insostenible y según se vayan sucediendo los distintos colapsos parciales que ya estamos empezando a sufrir; el colapso laboral, al que seguirá el financiero, casi todas las grandes urbes del planeta tienen sus ayuntamientos y gran parte de sus ciudadanos en bancarota. El energético; con sus insostenibles consumos cercanos a los 50 kW/día por habitante.

 CONSUMO DE ENERGÍA EN ESPAÑA AÑO 2013
FUENTE
GWh
Consumo por habitante/día en kWh
Petróleo
314.010
18,29 kWh
Gas
310.041(1)
18,06 kWh
Electricidad
225.578 (2)  
13,14 kWh
TOTAL
856.249
49,49 kWh
        
(1) Consumo total de Gas en España incluido el utilizado para la Generación eléctrica.
(2) Descontado el Gas utilizado en la generación eléctrica.
Dentro de la generación eléctrica están incluidos 46.246 GWh cuya fuente primaria es
el carbón y que coloca a este combustible fósil en tercer lugar después de la nuclear y la eólica. 
El consumo energético español por ciudadano y día equivale a la energía contenida en 5 litros de gasolina o el equivalente, para una mejor visualización, de la energía que consumiría un coche con 4 personas durante un trayecto de 100 km a 90 km/h.

El económico, el social... Todos estos colapsos parciales irán conformando el colapso final de la sociedad del petróleo, o sea nuestra sociedad actual.

Desgraciadamente no estoy hablando de algo que pasará en los próximos siglos. Estoy hablando de algo que está pasando ya.


El nuevo invitado del colapso social; la robotica. 

La revolución industrial fue posible por dos elementos fundamentales; Los excedentes energéticos ofrecidos por los combustibles fósiles y la abundante mano de obra necesaria para la fabricación de productos en grandes series. 

La dinámica implantada con la revolución industrial, hacia necesaria la fabricación constante de nuevos elementos que complementaran otros productos industriales. 
La fabricación se fue especializando, alcanzando cada vez una mayor complejidad, por lo que la demanda de mano de obra cualificada y el aumento de la productividad permitió el pago de salarios crecientes y el nacimiento de un sector servicios, banca, seguros, comercio... que hacia rodar la rueda industrial como si no hubiera fin.

La primera gran crisis del capitalismo moderno en 1929, hizo ver a las autoridades que el mercado y el capitalismo sin ningún tipo de regulación eran una ruleta rusa, capaz de provocar grandes desastres.

Como consecuencia de esa primera crisis nacieron leyes como la Glass-Steagall que pusieron límites al capitalismo salvaje practicado hasta entonces.

El sistema siguió funcionando bajo la premisa de que las fuentes energéticas eran inagotables, así como el mercado, tanto para aportar mano de obra, hasta entonces necesaria, como para engullir todo lo que saliera de las cadenas de montaje.

Era un mundo maravilloso, en especial para USA, donde como consecuencia de la victoria en la IIGM, habían conseguido superar la feroz crisis de 29 y con el 5% de la población mundial tener el 45% del PIB mundial.

Pero la guerra Arabe-Israelí de 1973, freno en seco ese maravilloso mundo capitalista, al comprobar que todo ese círculo virtuoso se sostenía a base de un petroleo barato y abundante.


La dura realidad para la sociedad industrial era que dado dos factores de producción; factor trabajo y energía, sí el precio de uno de esos factores se incrementaba de forma importante el otro factor tendría que ajustarse hasta equilibrar la ecuación de costes.

Como el ajuste salarial no sería tolerado por los potentes sindicatos del último tercio del siglo XX, solo había un camino; la deslocalización.
El asunto consistía en llevarse la producción a terceros países, donde la mano de obra abundante estuviera dispuesta a trabajar a cualquier precio. Y de paso sacudirse de las molestas leyes que los gobiernos de corte socialdemócrata imponían en el ámbito fiscal, económico, medioambiental...

El abandono de la ciudad de Detroit, cuna del automovilismo americano, es uno de los efectos más visibles de esas políticas de deslocalización industrial.

Algo que ha sucedido en otras muchas ciudades como el abandono de la mayor fábrica de automóviles del mundo en Longbridge. Este ejemplo de la fábrica Rover-MG, es parecido a lo que está sucediendo a los distintos países que dentro de Europa se incorporan a la Unión Europea (un subsistema de la globalización), y aceptan el euro  -un tipo de cambio fijo con el marco alemán- como moneda, viendo como toda su industria es succionada por el país germano hasta convertir sus antiguas naciones en meras colonias de la metrópoli alemana.

Con la deslocalización industrial se conseguía mantener los costes contenidos compensando el incremento del precio de la energía con la reducción de los costes laborales.
Pero la propia estructura industrial hacia que las producciones en serie tuvieran que ser muy elevadas para alcanzar el umbral de rentabilidad.
El ciudadano occidental ya no era necesario para trabajar, pero el sistema capitalista le seguía necesitando para consumir sus productos en serie.

Una explicación sencilla de porque se necesitaba a los ciudadanos para consumir vendría dado por el  umbral de explotación. El umbral de explotación es la producción mínima que una empresa necesita realizar para no perder dinero. La siguiente ecuación sirve para plantear el UE:

                           CF+QCV= QI

Donde CF= Costes fijos, que son independientes del nivel de producción. De tal manera que las empresas no pueden influir en ellos en el corto plazo.

Q= Es el número de unidades producidas

CV= Es el coste variable, el cual es de cero si la producción es de cero, y se mantiene constante por unidad producida dentro de los límites de la capacidad de planta.

I= Es el ingreso unitario con stock cero.

Un ejemplo sencillo:

Supongamos que una empresa tiene unos costes fijos; intereses de deuda, costes de estructura, amortización de maquinaria, impuestos fijos... de 1.000.000 €

Y tiene unos costes variables: Mano de obra directa, materias primas, consumos de energía... de 50€/ por unidad fabricada.

Supongamos que el precio de mercado de su producto es 100€/unidad.

¿Cuantas unidades tendría que fabricar para alcanzar su punto de equilibrio o umbral de explotación, que es el punto por debajo del cual pierde dinero y por encima del mismo comienza a tener beneficios?

Con los datos construimos una sencilla ecuación:
CF= 1.000.000
CV=             50
PVP=         100
Q=          ?

1.000.000+50Q=100Q

Despejamos y tendremos; Q= 20.000 unidades

Esto quiere decir que esta fábrica necesitará producir y vender 20.000 unidades para no perder dinero.
Por debajo de 20.000 unidades pierde y por encima empieza a ganar.
Sí por ejemplo fabricamos 21.000 unidades nuestro beneficio será de:
Ingreso total= 21.000 unidades x 100€ = 2.100.000€
Coste Total= 1.000.000+ (50€x21.000)= 2.050.000€

                                               Beneficio=      50.000€

¿Que sucede si comenzamos a externalizar los costes fijos?
Por ejemplo conseguimos externalizar 500.000 € cediendo parte de nuestros procesos a otras empresas, por lo que transformamos esos costes fijos en un pequeño incremento de los costes variables o asociados a la producción.

La nueva ecuación sería:
CF= 500.000 €
CV=          55 €        


                               500.000+55=100Q

Despejamos y tendremos; Q= 11.111,1... unidades

En este caso a la empresa la bastará fabricar unas 12.225 unidades para tener un beneficio de 50.125€

Ahora esta empresa  ya no necesita hacer grandes series para diluir los costes fijos. Ya no necesita una legión de consumidores para ganar dinero.

Este sistema de producción se llama sistema Kamban y es parte del sistema de Lean Manufacturing que optimiza la producción a base de "soluciones" y fabricación por lotes cada vez más reducidos por la externalización de los costes fijos o de estructura.
Todos estos métodos de producción se integran en el método JIT; Just in time o Justo a Tiempo que implica la no acumulación de stock o la externalización de este vía distribuidores, como ocurre en el sector de la automoción.

Los vehículos según salen de la cadena de montaje son enviados a los distribuidores, que por su condición de representante de la marca tiene que hacerse cargo del stock con independencia de sus ventas.


Aquí vemos trabajar una de esas maquinitas que nos está dejando sin trabajo, salvo al ingeniero que la maneja y que tan pronto puede estar haciendo un lote de 50 piezas para la firma Renault, por poner un ejemplo, como un rato después, se la activa otro software y hace un lote de 25 piezas, totalmente distintas para la empresa Airbus.

Con este tipo de robots los costes fijos que antes tenían que ser diluidos mediante largas series ahora se pueden reducir a casi cero.

Las consecuencias de esta nueva etapa de la tecnología industrial es que el ser humano ya no es necesario para mantener el tejido industrial a base de consumir todo lo que se fabrica.

Me hace gracia la ignorancia de los políticos cuando hablan de aumentar la renta disponible para que podamos consumir más y así aumentar el empleo.

¿El empleo de quien?

Entre otras cosas lo que consumimos puede tener su origen a miles de km. de nuestro país.
Así los famosos planes Prever para la compra de coches... generalmente fabricados fuera de nuestras fronteras.

O las subvenciones a la industria solar fotovoltaica donde los políticos se llenaban la boca con el famoso I+D+I que generaba la instalación de los paneles solares.
Claro que generaba I+D+I...pero en Alemania, China o Japón que eran los fabricantes de un gran número de los paneles que se instalaron durante la burbuja de las renovables en nuestro país.

La robótica nos hace innecesarios tanto como productores como consumidores.

La Tormenta Perfecta

El pico de extracción de los combustibles fósiles que ya se está produciendo. El del petroleo convencional ocurrió en 2005 y se espera que el del gas ocurra en los próximos 5/10 años. El del carbón se producirá en teoría a finales del presente siglo, si es que no tiene que sustituir a otros combustibles fósiles, como ya está ocurriendo, y el cambio climático lo permite.

Los sumideros energéticos en los que se han convertido las grandes ciudades.

La robótica que hace innecesario al ser humano como productor y como consumidor.

Una globalización energéticamente insostenible; tomamos las materias primas de un continente, las ensamblamos a miles de Km de distancia y vuelven a dar la vuelta al mundo para ser llevadas a los centros de consumo.

¿Cuanto puede durar nuestro modelo económico actual?... uno de los límites me atrevo a ponerlo en el precio del petróleo; por encima de los 120US$b, la demanda comienza a colapsar, por debajo de ese precio es la oferta la que colapsa. 




En este gráfico de la eia podemos comprobar como el negocio del petróleo se está transformando en un negocio ruinoso. Las principales compañías petroleras (la muestra corresponde a 127 Cias de gas y petroleo) tienen una brecha de 110.000 millones de US$.

En poco tiempo el petróleo volverá a los 120/130 US$ barril. En ese momento el espejismo de la recuperación económica, que simplemente es una recuperación financiera, se desmoronara como un castillo de naipes.


Este cuadro está elaborado por el economista español Juan Laborda, poco estimado por el poder político dada su independencia y objetividad en el tratamiento de los datos.

El anterior cuadro pone de manifiesto que el tímido repunte de la economía española, como la del resto del planeta, se debe a un enorme chute financiero en forma de deuda pública.

Ese crecimiento casi exponencial, a nivel mundial, de la masa monetaria, no evitará el choque con la realidad física del planeta.


El último invitado a la fiesta: el cambio climático

The Arctic is often cited as the canary in the coalmine for climate warming … and now as a sign of climate warming, the canary has died. It is time to start getting out of the coal mines.’ – Jay Zwally, glaciólogo de la NASA.

La realidad es que nuestro "Canario en la mina," el Ártico, está agonizando.
A principios del pasado mes de marzo (2015) se registraron cambios de temperatura en el Ártico que superaron en 20ºC, la temperatura media de las últimas décadas.
Esto en términos climatológicos es una anomalía descomunal y que está siendo acelerado, por mucho que los voceros del negacionismo digan, por la acumulación de gases de efecto invernadero.
Una de sus consecuencias más dramáticas en los próximos años, no siglos, será la subida del nivel del mar que puede pasar de los 35 centímetros esperados, a cuatro o cinco metros si comienza el deshielo del Antártico, algo que parece está comenzando a suceder.


Creo que los organismos que alertan del cambio climático, como la NASA, la UE (con la boca pequeña) o la OMM, son lo suficientemente importantes como para tener en cuenta a este nuevo invitado a la fiesta de la "Insostenibilidad del modelo actual".

Carlos de Castro, en el magnífico blog del Grupo de Energía, Economía y Dinámica de Sistemas de la Universidad de Valladolid, sostenía que ya que hemos de colapsar más vale que sea rápido. 

Yo soy un poco más optimista y pienso que si somos capaces de dar un giro, ya, de 180º y regresar a modelos de vida parecidos a los que teníamos hace apenas 300 años pero con la ventaja del conocimiento y la tecnología -con un uso racional- adquirida durante todos estos años, posiblemente nuestra madre Gaia, nos permitiera vivir algunos milenios más sobre el planeta tierra.