Protección ante la tormenta nota 14

Son 620 exajulios (EJ) en 2023 (según este link). Por cierto, el exajulio es una unidad de medida de energía para las cantidades grandes, y si alguien está interesado, hay una buena herramienta para convertir unidades de energía aquí.

Las conclusiones al principio (un poco sorprendentes).

Para quien no quiera leer las explicaciones siguientes (un poco técnicas y aburridas, pero necesarias como justificación), avanzo el resumen general, que es algo que llamará la atención de más de uno (luego, puede continuar leyendo el apartado de energía nuclear):

La primera no es una conclusión, sino una explicación: a la hora de hablar de energía hay que diferenciar mucho entre el concepto de energía potencial en la fuente primaria, y el de energía realmente consumida por los usuarios. Entre ambos conceptos están las pérdidas de energía, que dependen de las fuentes primarias y de los procesos de producción, transporte, y almacenamiento, que son bastante grandes.

El petróleo, el carbón y el gas natural (las energías llamadas fósiles) suman un 78,1 % del total de energía primaria en el mundo. Es decir, nada parecido a pequeña cosa. Por mucho que se avance en los coches eléctricos y las energías renovables, pensar en abandonar los combustibles fósiles en poco tiempo es una quimera inalcanzable.

Por supuesto, en cada país la distribución de porcentajes es distinta, pero la media mundial es esa. Y, … la afección al famoso cambio climático depende de la media mundial, no de lo que ocurra en un país pequeño, por buenas (o equivocadas) intenciones que ese país tenga.

La energía nuclear es menos del 5 % del total.

La energía que se consume en forma eléctrica es de 108 exajulios, es decir, casi el 40 % del total de la energía primaria mundial (porque hay muchas pérdidas en la producción de electricidad desde fuentes fósiles primarias, como se explica abajo, y no tanta desde otras fuentes). No hace falta decir que la consecuencia es que mucha de la energía no se consume de forma “eléctrica”.

El 76 % de la energía eléctrica mundial se produce con combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón). Es decir, consumir electricidad es consumir energías fósiles (¿es tan bueno el coche eléctrico para el famoso CO2?).

La energía eléctrica tiene unas pérdidas, desde la energía de la fuente primaria hasta el consumo, del 66 % (no es una errata). Es decir, que para consumir un KWH de electricidad hay que “gastar” tres KWH de energía primaria (si se hace con energía primaria de fuentes fósiles). Por eso, si pasamos a consumir más electricidad, hay que buscar muchas más fuentes de energía primaria, y no estamos muy sobrados de nuevas fuentes.

El Sur Global (los BRICS) consume el 56 % de la energía mundial. Sin acuerdo con ellos, no se cambia el patrón energético mundial.

El resumen de estas conclusiones es que: i) No es nada fácil “electrificar todo”; ii) Tampoco lo es abandonar las energías fósiles; iii) Necesitamos inmensas inversiones en nuevas fuentes de energía primaria, y; iv) Sin acuerdo con los BRICS no conseguimos casi nada.

Tras las conclusiones, veamos un poco las explicaciones, aunque antes de ello hago el “disclaimer” de que usaré números “gordos”, con imprecisiones, porque no se trata de hacer una tesis doctoral entrando en todos los detalles, sino de centrar las magnitudes.

Energía eléctrica.

El siguiente gráfico nos muestra la generación de energía eléctrica mundial en función de la fuente de energía primaria con que se genera.

Fuente: Fynsa

Son, aproximadamente, 108 exajulios.

Es decir, de los 620 exajulios anuales de energía primaria producida por todas las fuentes, que hemos visto arriba, se consumen en electricidad 108 exajulios. Eso significa que casi el 40 % de la energía primaria mundial, aproximadamente, se consume en forma de electricidad. Es así, porque la producción de electricidad tiene unas pérdidas del 66 % (si se hace en base a energías fósiles, que son mucho más bajas si se hace en base a la energía nuclear, o a las renovables).

Hay un interesante gráfico en este link. Es el siguiente (se trata de un gráfico para USA, pero es bastante descriptivo):

En ese gráfico miden la energía en Quads (que es otra unidad de medida de energía para cantidades grandes). Se trata de una unidad llamada «quadrillion BTU» (British Thermal Unit), que equivale a 10^15 BTU. Un Quad equivale a aproximadamente 1,055 exajulios (EJ).

Hay tres conclusiones importantes de este gráfico:

Por cada 101,3 Quads de la fuente de energía primaria, llegan al usuario 75,9. Es decir, se pierde, aproximadamente, un 25 % en total.

Si la fuente primaria de energía es el petróleo, y el usuario consume gasolina en su coche, prácticamente no hay pérdidas entre fuente primaria y consumo.

La energía primaria fósil que se convierte en electricidad tiene unas pérdidas del 66 % desde la fuente hasta el consumo (lo explican bien en el link aportado arriba).

Eso significa que, por cada unidad de energía eléctrica producida de más, hay que más que duplicar las unidades de energía primaria consumidas (he dicho duplicar en lugar de triplicar porque hay parte de la energía eléctrica que se produce con fuentes primarias no fósiles, con muchas menores pérdidas).

Por tanto, para el objetivo de “electrificar los vehículos”, necesitamos aumentar en mucho las fuentes de energía primaria, lo que significa: o más minería de fósiles, o muchísima más inversión en renovables (que también necesitan minería para producir las placas solares y los molinos), o más energía nuclear. No concuerda mucho esto con lo que nos cuentan los políticos y los medios de comunicación sobre lo “ecológico” de la transición.

Energía en el transporte.

Según la IA (Copilot):

El transporte es el mayor consumidor de petróleo a nivel mundial, representando aproximadamente el 45% del consumo total de petróleo. De este porcentaje, una parte significativa se destina a la gasolina y el diésel para vehículos. En 2022, se consumieron alrededor de 100 millones de barriles de petróleo diarios a nivel mundial, y una porción considerable se utilizó en el transporte.

Si el petróleo es el 29,5 % de la energía mundial (como hemos visto arriba), el 45% de eso es el 13,3 % de las fuentes primarias de energía mundial consumida en transporte con origen en el petróleo.

Si hay que convertir ese 13,3 % de fuentes primarias de energía en electricidad para los coches eléctricos, y dado que hemos visto que las pérdidas en esa conversión hasta el usuario son del 66 %, habrá que “gastar” ese 13,3 % de las fuentes primarias de energía en producir electricidad, así como crear nuevas fuentes primarias destinadas a producción de electricidad por un 26,6 % adicional (lo que es una cantidad enorme).

Y, si se duplica la producción de electricidad, también habrá que duplicar las infraestructuras de su transporte, almacenamiento, y seguridad ante apagones. Eso no es barato ni rápido de hacer. En España hemos visto las consecuencias de no hacerlo de forma adecuada tras el reciente apagón total del país. Hago constar que he dicho “duplicar” en lugar de “triplicar” porque hay energía eléctrica que se produce por fuentes primarias no fósiles, así como porque estoy hablando de los números “gordos”, y busco escenarios conservadores (hacerlo bien en detalle es casi imposible sin extenderse mucho, y no cambia el resultado general).

Y, aunque esa nueva producción de electricidad se consiguiera hacer, seguiríamos teniendo más de un 50 % de la energía mundial basado en energías fósiles (siempre dependiendo de la fuente primaria de energía que hemos destinado a producir electricidad). Nada parecido a lo que nos cuentan.

Doy las gracias a mi amigo Jose Manuél, que me ha ayudado a revisar las cifras y conceptos de arriba.

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La energía nuclear.

Una vez que tenemos una visión general del “problema energético”, voy a intentar hablar de la energía nuclear.

Quiero evitar los enfoques ideológicos, cosa nada fácil en este asunto, ya que la mayoría de la gente tiene determinada su posición (en contra, o a favor) por razones políticas, o por adoctrinamiento mediático. Yo prefiero intentar hacer un análisis técnico y frio de la situación. Veremos si lo consigo.

Antes de nada, quiero recordar una verdad que casi nadie mira: se trata de que prácticamente toda la energía que hemos usado en el mundo hasta ahora (incluidas las renovables) es de origen nuclear. Eso es porque el sol es una “gran central nuclear”. Y el petróleo, el gas, y el carbón han llegado a existir por causa de la existencia del sol, que permitió generar vegetación que acabó fosilizándose y que nosotros usamos ahora para producir energía. También ocurre que los paneles solares no podrían funcionar sin el sol, así como que los molinos eólicos dependen del viento, y el viento existe por causa de diferentes condiciones de temperatura y presión en el aire en distintos lugares, que es algo que se da por causa del sol.

Lo que ocurre es que a poca gente le importa eso. Piensan que el sol está muy lejos, y no les preocupa la existencia de esa gran central nuclear, ni la gestión de sus residuos.

Otro aspecto importante a comentar al principio es que la mayoría de la energía nuclear se dedica a producir electricidad. Hay excepciones, como es el caso de los submarinos nucleares, donde mueven las hélices directamente de forma “turbomecánica” (que significa que, con la energía nuclear se genera agua a presión, y con esa presión se mueven las hélices). Pero esas excepciones son poca cosa en porcentaje. Lo normal en las grandes centrales nucleares es usar el agua a presión para mover unas turbinas que generan electricidad.

Esto nos lleva a pensar que, en el mejor de los casos, la energía nuclear ayuda a la producción de electricidad. Y, si estamos pensando en la “transición energética”, haciendo que los coches consuman electricidad en lugar de petróleo, vamos a necesitar mucha más electricidad.

También hay que decir que las pérdidas de energía en las centrales nucleares, desde la fuente primaria (uranio, o plutonio) hasta la electricidad generada, son del orden del 66 % (a las que hay que sumar las pérdidas que ocurren después en el transporte y almacenamiento de la electricidad hasta el punto de consumo. Es decir, hay grandes pérdidas.

Eso sí, si el acceso al combustible nuclear (uranio o plutonio) es garantizado y barato, no importan tanto las pérdidas desde el punto de vista técnico. Lo que importa es la energía eléctrica producida, y su precio (el de la energía eléctrica).

De lo anterior sale una primera pregunta: ¿tiene cada país acceso a uranio o plutonio de forma garantizada y barata? Si la respuesta es afirmativa, se puede seguir pensando en utilizar la energía nuclear. No si es negativa.

En el caso de respuesta afirmativa a lo anterior, hay que estudiar el asunto de los riesgos, el del almacenamiento de los residuos, y el de los costes en comparación con otros sistemas de producción de energía eléctrica, Veremos todo eso, pero ya aparece una cuestión. Se trata de que la respuesta a todo eso es muy local. Depende de si el país en cuestión tiene acceso a combustible nuclear, así como de su acceso barato y fácil a otras fuentes de energía primaria.

Enfoque por capacidad de producción.

Le pregunto a la IA, y me contesta que las reservas mundiales de uranio conocidas son de unos 7,9 millones de toneladas.

Dicho así, suena a mucho, pero me dice la IA que, con la tecnología actual, esas reservas valdrían para abastecer el suministro mundial de electricidad por unos 11 o 12 años. Y, … visto así, no es tanto. Transcurridos esos 12 años, que son menos que la vida útil de las centrales nucleares, no habría más combustible.

Eso sí, es claro que no todos los países van a decidir generar el total de su energía eléctrica mediante centrales nucleares.

Si se mantuviera la situación actual, donde se produce con energía nuclear algo más del 10 % de la electricidad consumida en el mundo (como hemos visto arriba), el combustible disponible daría para unos 100 o 120 años. Eso es más que suficiente para pensar en mantener ese porcentaje de producción, o incluso aumentarlo un poco.

También es posible que el descubrimiento de nuevos recursos mineros, o el de mejores tecnologías de producción, aumenten en mucho los posibles años de potencial suministro, pero eso son teorías no demostradas por ahora.

Por tanto, en cuanto a combustible existente, hay suficiente para mantener las centrales nucleares ya construidas, e incluso para construir más (como límite, no mucho más del doble). Otra cosa es si cada país tiene acceso barato al uranio que consumen sus centrales nucleares.

Para intentar tener una fotografía de las centrales existentes, le ha pedido a la IA que me las ordene por países. Hay que tener en cuenta que la lista es de centrales, no de reactores, y que hay muchas centrales que tienen varios reactores. También hay que tener en cuenta que cada central tiene un tamaño y una capacidad de producción distinta. Con esas consideraciones, la lista es la siguiente:

País – Número de centrales nucleares

United States – 59

France – 19

China – 14

Japan – 14

Russia – 12

India – 7

Spain – 5

South Korea – 4

Canada – 3

Sweden – 3

Switzerland – 3

Ukraine – 3

United Kingdom – 3

Argentina – 2

Belgium – 2

Czech Republic – 2

Finland – 2

Pakistan – 2

Slovakia – 2

Tienen una única central: Armenia, Belarus, Brazi, Bulgaria, Hungary, Iran, Mexico, Netherlands, Romania, Slovenia, South Africa,Taiwan, y United Arab Emirates

Como esta serie de notas la enfoco en relación a la situación geopolítica de que parece que el mundo se va a dividir en dos bloques de países (Occidente y los BRICS), conviene saber algo de los lugares donde se encuentran las reservas mineras de uranio actualmente identificadas y de accesible extracción. El caso es que Australia tiene el 28 % de esas reservas; Canadá el 10 %; y USA el 1 %. Eso además de otros países, que supuestamente acabarán en el bloque de Occidente, con cantidades menores, como es el caso de España, con 4,650 toneladas. También se piensa que en Groenlandia puede haber depósitos significativos, pero no están bien estudiados (¿estará Trump pensando en eso?). Es decir, parece que el acceso al uranio está relativamente bien distribuido para que ambos bloques puedan abastecerse.

Enfoque por costes.

Otra forma de ver el asunto es por costes en comparación con la producción de energía por otras fuentes.

Me dice la IA que el sistema para comparar costes de producción de energía eléctrica es el que llaman LCOE (coste nivelado de electricidad). Ese coste varía significativamente entre países, debido a factores como los costes de construcción, regulaciones, mano de obra, costes de financiación, precios del combustible y políticas de descarbonización. El coste de capital es el más importante (entre el 60 y 80 %).

Dependiendo del país, parece que los costes (LCOE) para las centrales existentes están entre 30 y 100 USD/MWH, y que suben casi al doble para nuevas centrales (por cuestiones financieras y regulatorias).

Es importante ver la comparación con los costes de producción por otras fuentes de energía:

Fuente de energía	LCOE Medio global aproximado (USD/MWh)	Rango típico (USD/MWh)	Notas clave
Solar FV (paneles solares/fotovoltaica)	43	30-78	La más barata globalmente para nuevas plantas, gracias a caídas en costes de paneles.
Hidroeléctrica	57	40-100	Competitiva en regiones con recursos hídricos, pero costes más altos para nuevas represas grandes.
Gas natural (ciclo combinado)	60	40-110	Barato en regiones con gas abundante (ej. EE.UU.), pero vulnerable a precios volátiles.
Geotérmica	66	50-110	Estable y de base, pero limitada a zonas geotérmicas.
Carbón	120	70-170	Cada vez menos competitivo debido a regulaciones ambientales y costes de carbono no incluidos.

Como se trata de estimaciones medias mundiales, hay que tener en cuenta que las cosas cambian bastante para cada país concreto por causa de regulaciones, impuestos, subvenciones, y coste de acceso a las materias primas. Además, me dice la IA que en esta tabla no ha considerado los costes externos por emisiones de CO2, por lo que las energías fósiles son aún más caras.

De lo anterior se deduce que las centrales nucleares existentes son bastante competitivas, en costes, comparadas con otras fuentes de energía. Sin embargo, las posibles centrales nuevas sólo serían competitivas contra el carbón, o en casos puntuales.

Enfoque por accidentes.

Ahora busco cifras de las muertes generadas por accidentes, o por contaminación, con causa en la producción de energía eléctrica. Le ha pedido a la IA que me busque datos históricos y los ordene según la fuente de energía. El resultado es el siguiente:

Fuente de energía	Muertes por TWh (accidentes + contaminación)
Carbón	24,6
Petroleo	18,4
Gas natural	2,8
Biomasa	4,6
Hidroeléctrica	1,3
Nuclear	0,03
Solar	0,02
Eólica	0,04

Como se puede ver, las muertes generadas por combustibles fósiles son muy superiores a las de la energía nuclear. También lo son las de la energía hidroeléctrica. No es el caso de las otras renovables, que tienen índices muy parecidos a los de la energía nuclear.

El resultado es contrario a la intuición común. Eso es porque los accidentes causados por la energía nuclear son pocos, pero muy relevantes en cifras por cada caso. Ocurre lo contrario con las otras fuentes de energía, que tienen muchos accidentes, aunque pequeños cada uno de ellos.

Es decir, desde el punto de vista de los accidentes, la energía nuclear es de las más seguras.

Relacionado con este asunto de los accidentes, también hay que buscar datos sobre la radioactividad. Es significativo ver que lo que se llama el “fondo natural global”, que es la radioactividad que hay (de media) en cualquier lugar de la tierra, es de 2,4 mSv/año. En las cercanías de una central nuclear esto se incrementa en 0,001 mSv/año, y en las de un cementerio de residuos nucleares en 0,01 mSv/año. Es decir, el incremento es casi irrelevante.

Como poca gente sabe identificar lo que un mSv/año significa en cuanto al riesgo, es bueno buscar comparaciones. Así, hacerse un TAC abdominal son 10 mSv por cada vez. Y no es tan común la conversación pública a favor de prohibir los TACs. Otra comparación es que, comer 100 plátanos al año nos somete a una radioactividad de 0,01 mSv/año (por causa del potasio que tienen), que es lo mismo que vivir cerca de un cementerio de residuos nucleares. Por tanto, no parece que el riesgo de radioactividad sea importante en cuanto a las centrales nucleares.

Conclusiones.

Al principio de la nota expuse unas primeras conclusiones. Se trataba de conclusiones sobre la energía en general. No las repito aquí para no ser reiterativo, pero sí sugiero releerlas.

Ahora expondré mis conclusiones respecto a la energía nuclear:

A día de hoy, la energía nuclear es aproximadamente el 5 % del total de energía producida en el mundo, y el 10 % de la energía eléctrica.

Hay combustible (uranio) suficiente para alimentar las centrales existentes durante 100-120 años. Eso es casi el doble de tiempo de la vida útil de una central nuclear.

Por lo anterior, se podría pensar en construir más centrales nucleares, pero no más del doble de las existentes, pues no habría combustible para alimentarlas. Así que, está descartada la posibilidad de una generación nuclear masiva, pero sí es viable un porcentaje significativo de la energía generada.

En cuanto a costes de producción de energía, las centrales nucleares existentes son competitivas con las energías renovables. Y lo son mucho más con el carbón. Sin embargo, las posibles nuevas centrales sólo serían competitivas contra el carbón. Por tanto, desde este punto de vista, tiene sentido mantener las centrales existentes y sólo pensar en las nuevas si es para sustituir el carbón.

Respecto a accidentes, de forma contraria a lo que todos tenemos en el subconsciente, las centrales nucleares son mucho más seguras que las basadas en combustibles fósiles. Y tienen el mismo rango de seguridad que las de energías renovables.

La radioactividad en las cercanías de una central nuclear, o de un cementerio de residuos nucleares es casi irrelevante en comparación con la radioactividad natural en cualquier lugar. Como ejemplo, esa radioactividad es 1.000 veces menor que hacerse un TAC abdominal al año.

Desde el punto de vista de la geopolítica de bloques de países, la minería de uranio identificada está bien distribuida entre los bloques de Occidente y los BRICS. Luego, no se da el problema de que uno de los bloques limite el acceso al combustible al otro.

En cuanto a países concretos, deben prestar más atención a la energía nuclear los países que no tengan buen acceso a las otras fuentes de energía (p.e., al gas).

Hago dos comentarios finales. El primero es que todo lo que he expuesto en esta nota se refiere a la energía nuclear de fisión. No he hablado de la de fusión porque hoy no tenemos tecnología para explotarla comercialmente de forma viable. Pero es importante tener en cuenta que estamos cerca de conseguirlo, y que, cuando se haga, el acceso a combustible será casi ilimitado, y los riesgos por contaminación serán nulos. Merece mucho la pena seguir intentándolo.

El segundo comentario es que la energía más barata y menos contaminante es la que se consigue evitar consumir. No me refiero a vivir peor por no consumir energía, sino a hacer las cosas para consumirla mejor. Por ejemplo, si nuestra casa está bien aislada, hay que consumir menos energía en climatizarla. Otro ejemplo es el no tener sentido consumir energía para mover por la ciudad un coche de 1.500 kgs cuando el objetivo es desplazar a una persona de menos de 100 kgs. Para ese es mejor un coche pequeño, una moto, o un patinete eléctrico.

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Lecturas recomendadas.

De las muchas cosas que he leído en mi proceso de búsqueda de información para escribir esta nota, hay un artículo que me ha gustado. Es este. Hace buenas descripciones de la cuestión energética en relación a la geopolítica.

Además, también recomiendo este artículo que me ha enviado mi amigo Victor. Ahí se ve lo mucho que está haciendo China para afrontar su cuestión energética.

Como siempre, agradezco comentarios en mi email: pgr@pablogonzalez.org