Transició energètica - Emili Garcia Ladona

Reptes i limitacions del canvi de l'actual model energètic Emili Garcia-Ladona*

Oil Crash Observatori (OCO) Institut de Ciències del Mar (ICM- CSIC)

Transició energètica: són les renovables l'alternativa Col·legi d'Arquitectes de Catalunya, 12 de Juliol de 2012 * Antonio Turiel, Jordi Solé, Joaquim Ballabrera, Antonio García-Olivares

Sumari  Tenim un greu problema !,  el Peak Oil (la corba de Hubbert)  Societat i energia:  EROEI  Què està passant ? Creixement….  Només ens queda l'energia renovable....  Proposta  Hipòtesis  Mix  Fem números ..  Conclusions  Reflexions

Ara

O bé …

La corba de Hubbert En 1956, M. King Hubbert va predir que la producció de petròli dels USA arribaria al seu màxim en 1970, i es van posar a riure.

Tot i els esforços per evitarho, en 1970 la producció petroliera d'USA va arribar al seu zènit i va començar a declinar, iniciant una era d'inestabilidad geopolítica que encara dura fins als nostres dies. En 30 anys ha declinat més del 50% sobre el valor del seu pic.

(Font: Energy Bulletin)

9 de Novembre de 2010: La AIE reconeix per primera vegada que el Peak Oil va ser el 2006

Energia i Societat 34% petroli 26% carb贸 21% gas 6% nuclear -----------------87% No renovable

13% Renovable

EROEI (“Energy Recovered Over Energy Invested”)

EU

EP

EI

EP

EI

EU

Si ε és gran

EP

EU

EI Si ε és petit

EU EP EI

Si ε=1 EP = EI

1) Cleveland et al. Energy and the U.S. Economy: A Biophysical Perspective, Science 31,1984 2) David Eliott, A sustainable future? the limits of renewables, Before the wells run dry, Feasta 2003.

3) Ian Hore-Lacy, Renewable Energy and Nuclear Power, Before the wells run dry, Feasta 2003.

Fuentes

TRE Cleveland (1)

TRE Elliott(2)

Petróleo - Hasta 1940 - Hasta 1970 - Hoy

> 100 23 8

50 - 100

Carbón - Hasta 1950 - Hasta 1970 Gas natural

80 30 1-5

Pizarra bituminosa

0,7 - 13,3

TRE Hore-Lacy(3)

Combustibles fósiles

2-7

7 - 17 5-6

Energía nuclear Uranio 235 Energías renovables

5 - 100

Biomasa Hidroeléctrica Eólica

11,2

Geotérmica

1,9 - 13

Solar - Mediante colectores - Térmica - Fotovoltaica

1,6 - 1,9 4,2 1,7 - 10

Etanol - De caña de azúcar - De maíz - De residuos de maíz

0,8 - 1,7 1,3 0,7 - 1,8

Metanol (de madera)

2,6

5 - 100

10 - 60

3-5

5 - 27

50 - 250 5 - 80

50 - 200 20

3-9

4-9

Creixement

!

(Font: IndexMundi amb dades del World Bank)

Feb-1996

Feb-2012

Alternatives existents: només ens queda l’energia renovable....

Portadors (carriers):

Electricitat

Hidrògen

No renovables: Pic: ja Baix EROEI

Pic: 2020 gas

+ petroli

Pic:2015 /2030

Pic: 1980/ 2040

carbó

nuclear

Renovables: EROEI=0.8-1.9 Ineficaç

Poca expansió

Escassetat de materials

Expansió moderada

Biomassa Geotèrmica Escàs Mareomotriu potencial

Altres Solar Biocombustibles Hidroelèctrica Eòlica (Searching for a miracle, Richard Heinberg (2009) - citant Prof. Charles Hall)

Alternatives existents: Combustibles

Una proposta

Hipòtesis Heinberg (2009) Renovable Proporcionar una quantitat substancial d'energia EROEI almenys 10:1 Inaceptable impacte mediambiental, social, geopolític Jacobson & Delucchi, Energy Policy (2009) projecció 16.9 TW energia en 2030 (EIA/DOE, 2009) – WWS -> 11.5 TW (68 %) 2010 ---> 12.5 TW ( 2 TW elec.)

– Electrificació de la societat !

García-Olivares et al, Energy Policy (2011) Tecnologies provades No ha de dependre de materials escassos

Proposta: CSP

Dessertec

Proposta: Vent

Fuente: García-Olivares et al., A GLOBAL ALTERNATIVE TO FOSSIL FUELS WITH EXISTING TECHNOLOGIES, submitted to Energy Policy, 2011

Mix

Fem números !…

Ciment (Arena, grava, pedra calcàrea) abundant Acer 132 tn/MW (Vestas V-90 3 MW), - 180 tn/MW (Andasol) Reserves: 100-200 anys al ritme actual (USGS, 2009, p.81) Nitrats (12 % CSP) 1.4 TW durant la nit requereix 596 Mt de nitrats Reserves: 37 Mt (1.43 Mt/y, SQM, 2010, p.5) Neodimi 5 MW, 2Tn magneto (12% Nd) i altres TRAS (Kramer, 2010) Total: 8 M Tn, (7000 tn/yr in 2001) (Emsley, 2003, p.268) en 30 anys ~ 30000 tn/yr (4 vegades la producció actual)

Coure (Producció) Molins Anàlisi de diferents sistemes (DIFG, DDPM, DDSM) i diferents parcs en funcionament 1.85-2.7 tn/MW (2 tn/MW International Copper Association, Mercurio de Calama, 2010).

10 tn/MW eòlica marina (14.5 tn/MW Borkum-2, ABB 2007) CSP 2 tn/MW (30 % WaR i 70 % StE) Total:

183 Mt

Línies HVDC segons (DESERTEC Project, Trieb, 2006) Total:

38 Mt

Coure (Transmissió)

221 Mt RESERVES: 550 Mt (16 Mt/y USGS, 2009, p.54) 42 % (14 anys)

Alumini (Transmissió): < 1% reserves (USGS, 2009 p. 28) TRANSPORT (~ 109 Vehícles) Liti (ion-Liti) Total: 8 Mt Reserves: 4.1 Mt (0.027 Mt/y, USGS, 2009) 13 Mt (USGS, 2011) Niquel i Zinc (Na-NiCl2, zinc-air): Total: 66 Mt (Ni) -- 19.7 Mt (Z) Reserves: 70 Mt (1.61 Mt/y, Ni) 180 Mt (11.3 Mt/y, Z) Platí (10% EV): Total: 0.031 Mt Reserves: 0.07 Mt (0.001 Mt/y, Ni) Coure: Total: 10.7 Mt (tren) + 98 Mt (cotxes)

108.7 Mt 221 Mt 330 Mt

Conclusions • Un mix renovable és factible per 11.5 Tw amb tecnologies provades • En termes de consum de materials:  Ciment, alumini, zinc cap problema  Acer: cap problema però equival a destinar tot l’acer de la indústria de l’automòvil en un any durant 40 anys

   

Terres rares (i.e. Neodimi): a evitar Coure: 330 Mt / 550 Mt, 66% de les reserves !

Nitrats: 596 Mt / 34 Mt, Síntesi Artificial !

Bateries (Li, Ni): Li***: 8 Mt / 4 Mt (13 Mt) Ni: 66 Mt / 70 Mt Pt: 0.003 Mt / 0.007 Mt 60 % Li, (USGS, 2011, Gruber et al., Research&Analysis, 2011) 95 % de les reserves de Ni !

44 % de les reserves de Pt pel 10 % de vehicles amb fuel-cell !

Reflexions •

Garantir l’energia de la societat a mig termini implica, desenvolupar les energies renovables amb urgència (no és una opció !)

• •

l’electrificació de la societat.

L’explotació intensiva de certs materials

•

Les quantitats necessàries i l’urgència impliquen: • Prendre mesures d’economia de guerra ara !

• Provoca una acceleració del l’exhauriment de les reserves de certs materials • Desenvolupar urgentment un potent sistema de reciclat de materials

•

Aproximacions recents “top-bottom” indiquen que pot haver menys energia disponible (de Castro et al., Energy Policy, 2012) La variabilitat climàtica pot influir seriosament l'eficiència

• A llarg termini => impossibilitat del creixement !

Sens dubte l’alternativa més segura és reduir el consum d’energia !!!

Moltes GrĂ cies

http://oilcrash.net/