La força del món

L´energia en l´era postindustrial

Moltes persones estan convençudes que l´aportació de les anomenades energies renovables a la generació elèctrica no passa d´anècdota; la realitat és que l´any 2011 han aportat el 33% de tota l´electricitat consumida a l´Estat espanyol. Poques saben que la potència eòlica instal.lada a Espanya quasi triplica la nuclear. No gaires són conscients que el petroli de qualitat i fàcilment extraïble ja fa temps que s´ha acabat. Que cada mil.lisegon cal ajustar la producció elèctrica a la demanda instantània, perquè l´electricitat es fabrica en el mateix moment en què es consumeix, és una realitat desconeguda per quasi tothom. La majoria se sorprendria de saber que les importacions energètiques de la Unió Europea costen anualment 700 euros a cada europeu (350.000 milions d´euros en total), que són transferits bàsicament a Rússia, Aràbia Saudita, Iran i Líbia (i també Noruega, que no pertany a la Unió Europea). És obvi que hi ha una gran desproporció entre la importància de la qüestió energètica i el nivell de coneixement i de consciència general. Per això hem demanat a diversos experts que ho expliquin. L´èmfasi ha estat posat en la problemàtica de l´obtenció de l´energia primària, en la generació elèctrica i en les directrius polítiques de consum. Són les cares de l´energia que afecten directament els usuaris. És a dir, tothom.

Ramon Folch. Doctor en biologia i socioecòleg President d´ERF (Estudi Ramon Folch & Associats), president estat de la Universitat Politècnica de Catalunya i membre de l´Institut d´Estudis Catalans. © Mètode 73, Primavera 2012.

Què passa amb l'energia?

Cap a la societat de l'abundància frugal per Joan Vila

© Jesús Ciscar

El control de l’energia ha permès a la humanitat progressar fins arribar a l’actual modernització de la societat. No obstant això, el nostre consum energètic present, i la nostra dependència dels combustibles fòssils, fa més necessària que mai una reflexió sobre el nostre model per a caminar cap a una eficiència i una utilització més justa de les primeres matèries.

El benestar de què gaudeix la societat moderna és fruit de la seva història, però sobretot dels augments obtinguts en la productivitat. La humanitat ha anat fent el camí de millora a cop de salts. Des de la descoberta del foc fins a la implantació massiva d’Internet hi ha un seguit de descobriments que han possibilitat millores substancials en la productivitat que a la fi s’han convertit en més riquesa i més benestar. Els grans salts al llarg de la història han estat la descoberta del foc, l’ús de la roda, el domini de l’energia i la massificació de la informació.

Benestar i productivitat L´impacte de la descoberta del foc a la prehistòria va permetre als nostres avantpassats més remots millorar la seguretat, gaudir de calor per protegir-se del fred i menjar millor, fet que va tenir conseqüències en un allargament de l´esperança de vida. La roda va ser descoberta a Mesopotàmia uns 3.500 anys aC, va arribar a la Xina cap a 2.800 anys aC i a Egipte uns 1.500 anys aC. L´ús de la roda va ser essencial en la difusió del transport, cosa que canvià les relacions econòmiques dels homes. Examinant el guany simple de productivitat de la humanitat podem veure, a títol d´exemple, el cost a preus d´ara de construir la piràmide de Keops tal i com es va fer llavors a Egipte, com s´hauria fet després d´haver conegut la roda, i després de la revolució industrial, tal com ho faríem ara. En el temps dels egipcis, el cost de construir la piràmide movent els blocs amb

corrons de fusta i amb palanques seria d´uns 18.000 milions d´euros. El descobriment de la roda milloraria aquest cost fins uns 1.800 milions d´euros i l´ús de l´energia i la mecanització derivada de la revolució industrial rebaixarien aquest cost fins uns 180 milions d´euros. En definitiva, la història de la humanitat ha permès en aquest exemple un guany en productivitat de 100 vegades, les primeres 10 van passar de l´any 3000 aC fins a mitjans segle XIX i les altres 10 des del segle XIX fins ara. El guany de productivitt és una funció quadràtica del temps en la història. Podem ara observar el gran salt del segle XIX, la revolució industrial, arran del control de l´energia. El descobriment del vapor va permetre mecanitzar la societat i modernitzar-la. El domini de l´energia va ser el salt principal en aquest procés de millora de productivitat. Si la roda va permetre traspassar part del treball humà als animals, l´energia va permetre transferir aquest esforç a una màquina, i ara podem transferir part del treball mental als ordinadors, també gràcies a l´energia elèctrica.

El preu de l’energia Per observar la importància de l’energia en aquest guany de productivitat imaginem ara que volem pujar un pes de vint quilos a una altura de 500 metres. Si el pes el carreguem a la motxilla d’una persona, aquesta tardarà una hora a fer el treball. Si ho mesurem a preu de salari mínim el cost serà de 5,85 €. Si ara hi posem un mecanisme de politja amb un cable i un torn, accionats per un motor elèctric, el cost de l’energia serà de 0,0065 €. El guany obtingut serà de 660 vegades i aquella persona podrà destinar el seu temps a fer una altra feina. El mateix exemple el podem posar en els desplaçaments a peu o en vehicle i així successivament. Cada salt és un guany de productivitat, cada revolució tecnològica obliga a l’organització social a refer les relacions de treball, oblidant feines que queden resoltes pel guany tecnològic per cercar-ne de noves. El carbó fou la clau de la revolució industrial, va permetre mecanitzar tota la indústria, majoritàriament la tèxtil. A partir d’aquí la transformació de la societat des del punt de vista organitzatiu fou profunda. Però va ser sobretot arran la descoberta del petroli i la seva difusió a partir dels anys 1970 quan les transformacions van ser definitives. El domini del petroli va possibilitar l’ús d’una energia en estat líquid, fàcil de transportar i aplicar, amb una elevada densitat energètica. Altrament era un compost que facilitava el naixement de nous components químics i farmacèutics, com els plàstics. Gràcies a la mecanització, en augment durant anys, els descobriments de nous pous de petroli superaven amb escreix els increments de la demanda de la societat, fins que això va deixar de ser així fruit d’una demanda que no ha frenat. La globalització com a nova forma de relacions econòmiques entre països (procés que arrenca en la dècada dels anys noranta) obre la porta al consum a nous consumidors que augmenten la xifra des dels 1.200 milions que hi havia llavors fins als 3.000 milions actuals. La demanda de matèries primeres excedeix en gran quantitat les possibilitats d’extracció i, si bé en el segle XX els preus de les matèries primeres havien tingut caigudes del 48%, l’arribada de nous consumidors ha canviat dràsticament aquesta tendència i l’ha capgirada. En els darrers cinc anys hem assistit a una manca de matèries primeres que afecta tots els àmbits: des de pasta de paper fins al petroli, passant per tots els minerals. Això ha fet que

l’elasticitat de preus de les matèries primeres creixi, i ha tingut com a resultat moviments de preus en forma de muntanya russa. Pel que fa al petroli, les dificultats d’augment d’extracció dels pous convencionals han desplaçat la producció, que ha de satisfer la nova demanda mitjançant fonts més difícils, com els pous en aigües profundes o les terres bituminoses de Canadà, totes elles amb costos d’extracció molt superiors. El resultat és un preu del petroli que difícilment pot baixar de 100 dòlars per barril ($/b) perquè l’últim petroli per satisfer la demanda, el marginal, té costos propers a aquest preu. La incidència d’aquest canvi tendencial sobre l’economia no s’ha fet esperar. El fet que aquesta s’hagués acostumat a obtenir guanys de productivitat gràcies a un preu de les matèries primeres en tendència a la baixa els hi atorgava el paper de gran palanca, bàsica en el creixement econòmic. Només cal fer una ullada a l’última recaiguda de l’activitat mundial, quan el petroli va passar d’un preu de 85 $/b l’any 2010 fins a 123 $/b el mes d’abril 2011, per veure que la producció de les grans economies va patir una baixada quan el petroli va travessar un llindar de preu. L’energia representa en l’actualitat el 10% de l’economia mundial. Qualsevol augment farà molt difícil que es pugui continuar creixent. A Espanya el pes de la compra d’energia fòssil a l’exterior suposa en l’actualitat més d’un 5%, mentre que durant l’any 2010 era del 3,5%. La pèrdua d’un 1,5% de PIB fa impossible qualsevol recuperació econòmica. Si a això afegim els efectes derivats de la pèrdua de riquesa dels països occidentals, per la transferència cap a països emergents per causa de la globalització de l’economia, ens adonarem que la revolució que ens ve a sobre és important.

La transformació energètica La distribució del consum d´energia en un país és complexa. Per un costat, arriba l´energia en forma bruta, la primària que és transformada perquè pugui ser consumida en energia final pels diferents actors de l´economia. Hi ha tres grans fluxos d´energia. El primer i més complicat és l´elèctric, amb energia primària nuclear, renovable, gas i carbó. El seu rendiment ha anat millorant any rere any gràcies a l´augment de les energies renovables i la seua destinació és l´àmbit domèstic, el residencial i l´industrial. El segon flux és el gas destinat al consum de calor residencial i industrial. El tercer és el petroli, que es destina principalment a vehicles de transport. Podem millorar aquest esquema per disminuir la dependència del petroli i del gas? Sí i no. L´arribada d´energies renovables està a punt de tenir el punt culminant en els propers anys 2015 i 2016, quan el cost de generació elèctrica solar fotovoltaica i eòlica iguali els preus de generació convencional. Si avui el sistema elèctric arriba a suportar una penetració puntual del 59% d´energia eòlica, assolir xifres del 70% o superiors de manera sostinguda serà possible només si es fan certes transformacions del sistema elèctric. Pel fet que a la nit el consum és baix i que el vent és una tecnologia rígida (n´hi ha quan n´hi ha), els altres sistemes de generació han de ser prou flexibles per deixar lloc a la sobreproducció eòlica. Certes tecnologies com el gas i el carbó s´adapten amb facilitat. La hidràulica del bombament és la que més ajuda; bombant aigua d´un vas inferior al superior arriba a absorbir i emmagatzemar actuament 2.800 megawats (MW) en el sistema espanyol. La tecnologia nuclear no s´hi escarrassa: va a la seva rutina, és aliena al que li passa a la tecnologia

eòlica. De fet és una tecnologia també rígida (n´hi ha sempre) incompatible amb les renovables. Finalment, en la generació elèctrica hi ha un grup d´altres tecnologies, com la cogeneració i la solar, que s´adapten a la demanda, bé perquè en formen part o bé perquè es generen quan hi ha més consum. Per tant, per possibilitar l´entrada massiva d´energia renovable s´han de modificar molts aspectes del sistema energètic. En primer lloc s´ha d´aplanar la corba de demanda elèctrica: la relació entre la punta de màxima demanda i la punta de mínima és d´1,6 en el cas espanyol, mentre que en el cas francès és d´1,2. No és massa difícil si es copia l´esquema, en què els francesos tenen tanta experiència, i hi incorporem els nous comptadors digitals. En segon lloc, s´ha d´augmentar la capacitat de magatzem elèctric de les centrals hidràuliques de bombament incrementant-la fins a 5.800 MW. En tercer lloc, cal augmentar la connexió elèctrica amb Europa amb la línia de 400 quilovolts que es construeix a Girona i amb una de nova al costat del País Basc, per arribar a una capacitat d´intercanvi de 9.000 MW. En quart lloc, cal introduir a la societat noves formes energètiques com la calefacció geotèrmica nocturna, que permetria un consum vall elèctric de 2.800 MW. Finalment, la introducció d´un milió de cotxes elèctrics permetrà un consum vall extra de 3.100 MW. Amb tot això, fruit de polítiques molt actives i agressives que s´haurien de posar en marxa fins l´any 2020, el sistema elèctric espanyol podria absorbir 30.000 MW eòlics, els que proporcionaria la instal.lació d´un parc eòlic de 40.000 MW. Fent l´anàlisi, i suposant que el consum del 2020 seria el d´ara, els guanys serien considerables, sobretot des del punt de vista de l´eficiència en el mix de la generació elèctrica, que passaria del 43% fns al 54%. Si a més d´això es potencia la biomassa, els biocombustibles d´etanol i el biodièsel, el consum d´energia primària fòssil l´any 2020 podria baixar fins els 88.400 ktep (1) enfront dels 106.368 ktep del 2009, un 16,9% menys, una reducció que representa un esforç notable. Però gairebé no hauríem solucionat el problema del transport, perquè un milió de cotxes elèctrics o híbrids endollables no tindria el pes necessari per fer-ho. Ni tampoc ho podria resoldre la transformació del sistema de transport al tren: només els 10.000 camions que creuen diàriament la frontera de la Jonquera ja necessitarien un trànsit ferroviari de 280 trens de mercaderies de 700 metres, un cada cinc minuts. Per tant, pel que fa al transport, la solució serà menys activitat i més modalitat.

Canvi de cultura Tot i que la descoberta de nous combustibles fòssils com el gas d´esquist pot resoldre o retardar aquest fenomen i impulsar el transport de mercaderies amb gas natural (una solució tecnològica a l´abast immediatament), la solució final serà la disminució del transport amb un retorn a l´economia de proximitat, local. L´economia moderna s´ha habituat a créixer palanquejada per una energia barata. La transformació que s´està produint, on la demanda de matèries primeres no es podrà satisfer fàcilment, comporta un canvi de model econòmic, des d´una economia de consum a una altra d´estalvi. Si fins ara consumir més ha estat sinònim de creixement, l´augment de preus de les matèries primeres implicarà, al contrari, que consumir més empobrirà. Neix l´economia de l´estalvi, de l´eficiència en tots els nivells, des del sector primari al residencial passant per l´industrial i el públic.

La tecnologia, sobretot l´ús massiu d´informàtica, permet guanys considerables en la millora de l´eficiència de processos, però sempre acaba havent-hi un límit que només es pot superar si es revisa el mateix producte. Podrem disminuir el consum d´energia d´un procés determinat en un 30% fent ús de la intel.ligència computacional, emprant controls multivariables basats en complexos models matemàtics, però el pas següent és una modificació del producte que possibiliti un guany suplementari d´un altre 50%, o la supresió del producte perquè es veu innecessari. I això es farà donant el preu que li toca a cada cosa: al combustible, el del seu preu com a matèria finita i generadora de CO2. La nova revolució serà la de l´eficiència i la de l´ús just de les primeres matèries, la de l´abundància frugal, que extraurà l´augment de productivitat del millor ús de les tecnologies que permetin economies menys dependents del consum de matèries primeres. Una revolució que, més que tecnològica, serà social, de canvis de forma de vida. Un retorn als hàbits que ja havíem tingut en els anys seixanta, però amb el coneixement i els recursos tecnològics d´avui.

Joan Vila. Enginyer industrial, Gerent de l’empresa CEO L.C. Paper 1881 (Besalú, Girona). (1) Un ktep són mil tones equivalents de petroli. © Mètode 73, Primavera 2012.

El llarg camí de la captura solar Com utilitzar directament l´energia dels fotons del sol?

per Joan Ramon Morante

L´energia solar interceptada per la Terra és enorme i pot ser transformada en energia tèrmica, química o elèctrica amb diversos mecanismes. Amb vistes d´aconseguir la capacitat de transformar l´energia suficient per assolir una societat sostenible, aquest article analitza les diferents tecnologies solars existents, els seus costos i les seues expectatives. En la investigació al voltant de la salut i de l´energia es fonamenten els dos pilars principals de la recerca de la societat actual. Aquest paper destacat de l´energia és degut a la necessitat de disposar d´una energia abundant i barata, lliure de restriccions geopolítiques. Això esdevé imprescindible per al desenvolupament sostenible de la societat i, per tant, essencial per a un futur que aspiri a satisfer els requeriments d´aigua, treball, aliments, habitatge, confort, etc. Per valorar el paper de l´energia és significatiu considerar que al nostre país, de mitjana, cal diàriament, per habitant, l´equivalent energètic d´uns 13,5 litres de petroli. Probablement aquesta quantitat no diu res en si mateixa. Però si admetem que tothom té dret a mantenir un mateix nivell de vida, la generalització d´aquesta demanda equivaldria a triplicar el consum actual a tot el planeta, en especial si considerem l´increment previsible de població en els propers anys. Actualment, hi ha un consum de 37,5 litres equivalents de petroli per habitant i dia als EUA, davant de menys d´un litre en alguns països africans.

Molt s´ha escrit sobre la capacitat de les reserves reals i factibles dels combustibles fòssils (petroli, carbó, gas) i sobre si la humanitat havia ja sobrepassat l´anomenat peak oil (demanda per sobre de la capacitat d´extracció i processament). En realitat, aquest no és el problema. La previsible demanda d´energia mundial requereix pràcticament quadruplicar la capacitat de producció d´energia. Això significa pràcticament quadruplicar la potència instal.lada fins sobrepassar els 50 terawatts. Aquestes quantitats estan molt lluny de totes les capacitats energètiques que ens poden oferir els combustibles fòssils, a part de l´inherent problema associat a les emissions de CO2 o de CH4 a l´atmosfera amb el corresponent fort impacte sobre el clima. Posant en servei una central d´energia de 100 megawatts cada dia durant quaranta anys no aconseguiríem acostar-nos a l´objectiu buscat i no hi hauria garantits fòssils ni tampoc fonts nuclears de fissió per a totes aquestes centrals.

L´energia solar, en xifres Arribats a aquest punt, l´única font disponible garantida és el Sol. L´energia solar interceptada per la Terra ve a ser d´1 kilowatt per metre quadrat (5,4 X 1024J o 174 X 1015 W en total i durant un any). És bastant superior a tres ordres de magnitud la consumida actualment pels humans. Tenint en compte una superfície terrestre de 500 milions de km2, dels quals el 71% és aigua, amb una energia mitjana de 1.000 W/m2 ens dona una font més que suficient, independent, inesgotable i vàlida per tothom. D´aquesta energia solar interceptada anualment per la Terra, el 70% (3.850.000 exajoules equivalents a 122 bilions de kWh) és absorbit per l´atmosfera, els mars i els continents. Aquesta energia ens arriba amb fotons de diferent energia que presenten una distribució des dels ultraviolats als infrarojos. Una és absorbida i produeix gradients tèrmics responsables dels fenòmens metereològics, entre els quals el vent. S´estima que tan sols un 0,07% de l´energia solar absorbida pel planeta acaba en potencial energia eòlica utilitzable pels humans. Però, encara així, amb una eficiència de captura i transformació d´un 20% seria més que suficient per satisfer les necessitats elèctriques mundials. Una altra part de l´energia solar (un 0,1% aproximadament) és absorbida pels mecanismes de fotosíntesi que fixen el CO2 per produir matèria orgànica. Cal dir que les eficiències de conversió fotosintetitzadora són molt baixes. Així, la representativa planta de l´oli de palma, que té una productivitat de 4.000 quilos per hectàrea i any, presenta un índex ECE (eficiència de conversió energètica) de només el 0,18%, mentre que les microalgues, amb una productivitat de 91.000 quilos per hectàrea i any, tenen un ECE del 4,5% (proporcionen 956.000 kWh per hectàrea i any). Tot plegat queda molt lluny dels sistemes de conversió fotovoltaica, amb un ECE mitjà del 14,5% (cèl.lules de silici) i amb produccions energètiques per hectàrea i any de 3 milions de kWh. Amb aquests valors, bastarien 450.000 km2 per produir tota l´energia primària consumida actualment per la humanitat. Aquesta superfície és tan sols una vintena part de l´extensió del desert del Sàhara. L´energia no aprofitada és radiada de nou cap a l´espai per l´atmosfera o pel mateix sòl, en valors que representen un 68% de la rebuda, uns 3,7 milions d´exajoules (EJ). Això representa moltíssim més, milers de vegades, que l´energia primària que es necessita avui dia, i confirma que l´energia hi és i que únicament falta captar-la i transformar-la per fer-ne un ús sostenible.

Arribats a aquest punt s´originen moltes qüestions de les quals subratllem tres com a fonamentals per explicar i entendre la situació de l´energia solar i del llarg camí que li falta per erigir-se com una de les energies renovables realment alternativa. En primer lloc, qüestions relatives a les tecnologies solars: com es pot captar i aprofitar directament l´energia rebuda del Sol per mitjà dels seus fotons? En segon lloc, els costos: quins són els costos associats, quines inversions calen, a quin cost surt el kWh elèctric produït, és competitiu? I, per últim, la viabilitat: hi ha prou matèries primeres per fabricar i instal.lar les plantes solars requerides?

Les tecnologies solars L´absorció de fotons solars i la conversió de la seva energia pot seguir diferents mecanismes que donen lloc a la conversió de l´energia solar en energia tèrmica (eficiència de conversió d´energia de radiació solar a electricitat del 16%), en energia química directa (encara en fase de desenvolupament amb eficiències molt prometedores pels mecanismes de fotocatàlisi) i, la més coneguda, en energia elèctrica per efecte fotovoltaic. Encara que aquest mecanisme era ja conegut, es va començar a utilitzar l´any 1954 al Bell Labs, a partir del desenvolupament de la tecnologia de semiconductors basats en el silici. El 1958 en el satèl.lit Vanguard 1 ja es van utilitzar cel.les solars fotovoltaiques basades en silici, amb eficiència de prop d´un 6% només. Des d´aleshores, amb un important punt d´inflexió en els anys setanta a causa de la primera crisi dels combustibles fòssils, l´evolució ha estat constant i progressiva en els camps de la recerca i el desenvolupament, encara que la implantació comercial és encara lluny d´assolir entitat econòmica. Utilitzant només un material semiconductor, la màxima eficiència teòrica possible és tan sols del 31% a escala de cel.la, ja que molts fotons de l´espectre solar no acaben essent útils per produir electricitat perquè no s´adapten a la banda prohibida del semiconductor. Cal combinar diversos semiconductors per definir una configuració tàndem de diverses unions (n=2, 3, 4 ...) per incrementar l´eficiència al 42,5% i arribar a un màxim del 68%. Aquests increments es poden veure afavorits aplicant concentracions solars, respectivament, al 41% per a un sol material fins a un límit teòric màxim del 86,8%. Alternativament, hi ha també mecanismes diferents al fotovoltaic simple que busquen efectes complementaris com ara la up conversion, bandes d´impureses o nous mecanismes com els efectes termoiònics, que presenten també altes eficiències directes, d´un 54%. Fins ara, la denominada primera generació solar, en mòdul, té un nivell d´eficiència de més del 20%, mentre que la denominada segona generació, que inclou bàsicament la capa prima basada en tecnologies de silici amorf, tel.lurur de cadmi (CdTe) i CIS (coure-indi-seleni), té el rècord d´eficiència en mòduls en prop del 15%, si bé el rècord en cel.la CIS se situa lleugerament per sota del 20%. Valors prou interessants i competitius comparats amb altres tecnologies que, a més a més, en capa prima permeten assolir mòduls amb menys de 4kg/m2, un pes que facilita integrar-los en els edificis. Per la seva part, els sistemes de concentració solar anuncien un prometedor 30% d´eficiència i, en tots els casos, la vida mitjana està garantida per sobre dels vint anys, encara que l´objectiu és allargar-la a més de trenta-cinc. No obstant això, malgrat aquestes propietats tan excel.lents, aquests valors no satisfan encara totes les demandes, si bé

compleixen amb les necessitats elèctriques d´un habitatge per a tres persones. Aquestes s´estimen en una mitjana d´uns 10 kWh diaris, que ens portaria a un consum d´uns 3.600 kWh anuals, que, amb una instal.lació d´uns 15 m2 amb eficiències 12-15% es podria cobrir, però a un cost elevat. Per superar aquest escull, es fan grans esforços destinats a desenvolupar tecnologies alternatives de molt baix cost, com són les cel.les solars orgàniques o les cel.les Graetzel, però que tenen baixes eficiències per a aplicacions intensives (<10%) i, per un altre costat, es busquen sistemes d´alta eficiència com a estratègia davant dels costos. En aquest àmbit, combinant multiunions amb concentració s´han establert rècords prometedors que superen el 40% en cel.les, i han estat introduïts els materials nanoestructurats (nanofils, pous quàntics ...), amb característiques molt prometedores. Els avenços en aquests materials i en catàlisi han permès també en els darrers anys engegar importants accions en recerca de la transformació directa de l´energia solar en energia química, ja sigui en la producció d´hidrogen (eficiències prometedores en el rang per sota del 10%) o en la producció de metà a partir de sol, aigua i CO2 com a fotosíntesi artificial.

Els costos i les expectatives Malgrat les evidents solucions i avantatges científics i tecnològics dels sistemes d´energia solars, la nostra societat en general, així com l´estructura econòmica del sector liderada per les grans indústries energètiques mundials, es vertebra en un sistema de lliure mercat on el preu de l´energia esdevé fonamental perquè es pugui implantar. Les grans inversions en noves prospeccions per obtenir més recursos, per transportar-los (oleoductes o gasoductes), per processar-los (refineries) i distribuir-los o per construir noves plantes de producció d´electricitat (tèrmiques, cogeneració, nuclears...) exigeix molt de capital invertit i captiu que precisa d´una rendibilització adequada. En conseqüència, l´anomenat internacionalment LCOE (Levelized Cost of the Energy), o cost de l´energia elèctrica posada a la xarxa elèctrica independent de les fonts de generació, és una peça clau d´aquest lliure mercat. És clar que es parla de costos financers i no pas de valors intangibles com el fet de tractar-se d´una energia renovable, respectuosa amb el medi ambient, o de valors socials afegits, com les repercussions per emissions de CO2 o pel tractament dels residus radioactius. Un estudi detallat dels costos del kWh (EPIA, 2011) ens dona avui dia diferències significatives: 0,04 euros/kWh pels sistemes de cogeneració, 0,074 euros/kWh per l´energia eòlica i 0,19 euros/kWh per l´energia fotovoltaica en grans plantes solars. Aquestes dades mostren, en certa manera, per què no és avui dia assumible financerament l´energia fotovoltaica i per què cal fer encara un gran esforç per fer competitiva l´energia solar. Tanmateix el camí està marcat. Segons l´Associació Europea de la Indústria Fotovoltaica (EPIA en les seues sigles en anglès), s´espera obtenir valors de 0,04 euros/kWh als països del cinturó solar (Mediterrani sud) devers el 2030. Una altra manera de valorar els costos és a partir de les inversions necessàries per muntar una planta solar. L´any 2010 s´estimava que la inversió per kW de potència instal.lada era d´uns 2.800 euros. Els estudis financers fets tant a Europa com als EUA exigeixen que els costos d´instal.lació disminueixin progressivament per sota dels 1.000 euros a partir del 2030, incloent-hi tant el mòdul, com el BOS (body of system) i l´inversor; també caldria

allargar la vida mitjana del mòdul més enllà dels 25 anys en lloc dels 15 actuals. Amb aquesta estratègia s´assegura poder abordar costos del kWh per sota dels 10 cèntims d´euro, tot esperant significatius avenços en recerca que permetin augmentar les eficiències per mantenir opcions de preus LCOE acceptables. És freqüent preguntar-se quina de les tecnologies existents és la que té més futur, i si cal apostar per alguna en detriment de les altres. Òbviament, no totes presenten les millors previsions per assolir la requerida disminució de costos. Per exemple, avui dia les tecnologies de capa prima (CdTe, CIS...) estan ja més ben posicionades a prop de les fites de costos. No obstant això, hi ha encara altres criteris per avaluar-les, els quals fan referència a la disponibiitat de matèries primeres. Així, si es vol instal.lar un camp solar d´un gigawatt amb CdTe, caldrien aproximadament uns 100 km2. Tenint present que per m2 de capa prima, de 2 mm de gruix, calen 6,3 g de tel.lur, serien necessaris 630 tones d´aquest element, però, segons dades del 2002, tan sols hi havia una producció de 1.300 tones, circumstància que faria impossible una producció superior a dos gigawatts. Encara que es fes un esforç de producció, hi ha límits físics i econòmics que fan no previsibles més de 5.000 tones. De la mateixa manera, altres elements típics de la indústria fotovoltaica es veuen afectats: el germani (concentradors fotovoltaics, aliatges de silici i germani, cel.les aSi:mSi de silici amorf i mujlticristal.lí), el gal.li i el seleni (CIGS: material semiconductor fet de coure, indi, gal.li i seleni), el ruteni (integrant de les dye-sensitized solar cell o cel.les solars de baix cost) o la plata. Això limita la capacitat de producció i obliga a fer una utilització global de totes les fonts per assolir la instal.lació, en anys succesius, de la capacitat necessària. No obstant aquestes limitacions, tenint cura amb el reciclatge i amb la capacitat de producció acumulativa, seria factible cobrir instal.lacions capaces de produir energia solar per sobre dels 7 terawatts. L´energia solar interceptada per la Terra, en definitiva, és enorme. Podem transformar-la en energia tèrmica, química o elèctrica, Encara que hi ha diversos mecanismes, la forma més desenvolupada és la basada en l´efecte fotovoltaic, un camp que, en aquests darrers cinquanta anys, ha desenvolupat diverses generacions de cel.les i mòduls amb diferents nivells d´eficiència i costos. La primera generació es basa en semiconductors mono i policristal.lins; la segona està lligada al desenvolupament en capa prima i les noves generacions introdueixen noves estratègies per obtenir alta eficiència o baix cost. En tots els casos, l´energia solar té el repte de disminuir costos a menys de 1 euro/Wpic o de pocs cèntims d´euro (<4) per kWh per tal de presentar un cost LCOE competitiu. Finalment cal esmentar que l´abundància i disponibilitat d´alguns dels elements implicats és crítica i condiciona l´existència simultània de diverses tecnologies per assolir la capacitat de conversió d´energia suficient per a una societat sostenible. Joan Ramon Morante. Cap de l´Àrea de Materials Avançats per a l´Energia. Institut de Recerca en Energia de Catalunya (IREC). © Mètode 73, Primavera 2012.

Aerogeneradors i paisatge per Pere Sala

© Valentín Rodríguez.

El futur model energètic al nostre país passa pel necessari desplegament, entre altres fonts, de l’energia eòlica. Però la conciliació entre aquesta energia neta i el paisatge ha derivat en una polarització dels punts de vista, induïda sobretot per la transformació sobtada que provoquen els aerogeneradors en el paisatge. Els aerogeneradors solen ser cada cop més alts i tendeixen a situar-se en carenes muntanyoses o en zones on el vent és més constant i intens. Els aerogeneradors s’agrupen en parcs eòlics, sovint acompanyats d’un edifici de control, una subestació elèctrica de transformació i una línia d’evacuació, que afegeixen artificialitat al paisatge. El mar també és un emplaçament idoni per als aerogeneradors, gràcies a la constància del vent. El resultat és que molt sovint, les zones amb les millors condicions de vent coincideixen amb els llocs d’exposició visual i de significació simbòlica majors. La presència d’aerogeneradors genera controvèrsia. A algunes persones els resulta agradable la seva forma estilitzada o el seu color blanc, i els veuen com un símbol vinculat a la sostenibilitat. D’altres, en tenen una opinió contrària, perquè contrasten amb els paisatges rurals tradicionals o desfiguren fons escènics. Per a aquestes persones, més que un impacte visual, els aerogeneradors els provoquen un impacte al caràcter del lloc, que té a veure amb dimensions de caràcter identitari, cultural i fins i tot afectiu que expliquen per què la gent se sent part d’un indret. Aquesta és una qüestió rellevant que no s’hauria de menysprear. Sovint l’oposició a molts parcs eòlics s’ha banalitzat i ha considerat la controvèrsia com una simple discussió de caràcter estètic, quan les raons que expliquen el rebuig a projectes generalment mal explicats i gens o poc consensuats amb el territori són molt més de fons. Governs com els de França o Escòcia, entre d’altres, amb una llarga tradició en temes de paisatge ho saben prou bé i han entès de fa temps que, per tal que els nous parcs eòlics siguin ben acceptats, els aerogeneradors no es poden posar com qui clava agulles de cosir en un coixinet, de qualsevol manera i a qualsevol lloc, sinó que cal compatibilitzar-los amb els valors ecològics, històrics, estètics o simbòlics del paisatge. Per això aquests governs fa

temps que, conjuntament amb les entitats promotores de l’energia eòlica i amb les que defensen la conservació del paisatge, publiquen manuals amb criteris i exemples per minimitzar l’impacte dels aerogeneradors en el paisatge. Afortunadament, avui comptem amb prou coneixements, experiència i tecnologies de tota mena, com l’anàlisi de conques visuals o les modelitzacions 3D, com per poder afirmar de manera objectiva i contrastable que hi ha llocs on els aerogeneradors encaixen i llocs on no. A terra, caldria procurar evitar instal·lacions en zones emblemàtiques o davant de fites rellevants; concentrar-los en comptes de dispersar-los i tenir molt en compte elements estructurants com el parcel·lari, la vialitat, o l’horitzó, entre altres criteris d’integració al lloc. Al mar, convindria, per exemple, eludir el contacte visual amb fites costaneres, estudiar la geometria més harmònica i, quan els avenços tecnològics ho permetin, situar-los mar endins.

©Valentín Rogríguez Parc eòlic a Vilafranca (Castelló).

«La presència d’aerogeneradors genera controvèrsia. Molt sovint, les zones amb les millors condicions de vent coincideixen amb els llocs d’exposició visual i de significació simbòlica majors»

És ben cert, també, que no hem valorat prou –i hauríem de fer-ho– el potencial d’aquestes instal·lacions per dotar de més qualitat i identitat àrees marginals, polígons industrials i comercials amb ben poc interès, o espais situats entre infraestructures, que són indrets on costa reconèixer-hi una coherència o uns valors paisatgístics. Ben dimensionats i emplaçats, els aerogeneradors podrien capgirar la percepció que sovint té la població d’aquests espais, aportar-hi valors –estètic i identitari– o esdevenir fins i tot nous factors d’atracció econòmica.

Pere Sala i Martí. Coordinador de l’Observatori del Paisatge de Catalunya.

© Mètode 73, Primavera 2012.

Entrevista Monogràfic

Vicent Martínez Sancho Professor de Física de la Universitat de València

«És un frau dir que l'energia nuclear no emet CO2» per Andrea Torres

Vicent Martínez Sancho (Simat de la Valldigna, 1943) ha exercit com a professor de Física a la Universitat de València durant més de quaranta anys, adscrit al departament de Física Teòrica. Tot i destacar per escriure la primera obra en català per a l'estudi de la física a la Universitat, també ha publicat obres en el camp de la relativitat i la física nuclear. Aquesta vegada ens sorprèn amb L'ús de l'energia nuclear (Homo sapiens?) (Bullent, 2011), un assaig en el qual el físic es posiciona d'una manera taxativa contra l'ús que fem de l'energia nuclear. Amb la claredat i senzillesa d'un mestre, el professor Martínez Sancho explica a Mètode el llarg viatge que fa l'urani des que s'extrau fins a la producció d'electricitat a les centrals nuclears. Les conseqüències d'aquest procés són per a ell un atac contra la naturalesa i la vida humana.

© Fernando Morant Vicent Martínez Sancho fou el primer físic que escrigué una obra sobre física en català.

«Fukushima serà un desastre pitjor que Txernòbil»

El seu darrer llibre, L'ús de l'energia nuclear (Homo sapiens?), analitza el model energètic actual i les seues conseqüències. Segons assegura vostè, la malversació energètica que practica l'ésser humà no el fa mereixedor del terme Homo sapiens? No és exactament així. Jo no faig un enfocament econòmic, jo no parle de malversació energètica. Sinó d'atemptat contra la vida –que és bastant més greu–, perquè fins i tot els que fan el negoci també surten perjudicats, encara que no ho sàpiguen. Respecte a la denominació Homo sapiens, la trobe desafortunada perquè una persona sàvia és una persona que és intel·ligent, que és prudent, que té serenitat... Creus que Carl von Linné hauria encunyat el terme Homo sapiens si haguera conegut Hiroshima i Nagasaki? Jo crec que no. Mentre estava escrivint aquest llibre, va esdevenir l'accident de Fukushima. No va arribar a pensar que açò es tractava d'un fet malastruc? Justament així el citava en el llibre i citava el cas de l'esglai que va produir l'accident de Kashiwazaki-Kariwa, a l'altra banda del Japó, pràcticament a la mateixa latitud. Allí va ocórrer un sinistre i quasi va endur-se tot. I acabe el meu primer capítol del llibre preguntant-me què passaria si el terratrèmol haguera augmentat un grau d'intentsitat. A l'endemà mateix, va ocórrer el desastre de Fukushima. Recorde que les primeres notícies només parlaven del tsunami i del terratrèmol. No varen dir res de la central nuclear durant moltes hores.

Pensa que Fukushima tindrà les mateixes conseqüències a llarg termini que Txernòbil? És prompte encara, però acabarà com Txernòbil i com Maiak. És a dir, allà no hi ha cap solució per molt que diguen. El que passa és que ara s'ha de construir un sarcòfag per damunt perquè per moltes generacions hi haurà una fuita de radioactivitat encara que siga mínima. Jo crec que serà un desastre pitjor que Txernòbil. La radiació emesa per Txernòbil va ser 500 vegades superior a la que va desprendre la bomba atòmica sobre Hiroshima l'any 1945. Llavors varen ser evacuades 350.000 persones en una zona de 150.000 km². Això és 5,6 vegades la superfície del País Valencià. Si ara esclatara Cofrents, ja ho sabem, hauríem d'emigrar. Si és que ens salvem. Exactament, si és que ens salvem.

© Fernando Morant «Alguns s’omplen la butxaca aprofitant-se de la degradació de la natura. La misèria humana de tot aquest personal és el que m’ha motivat a escriure el llibre»

Com valora, doncs, la situació actual de les centrals nuclears? Mira, actualment hi ha 434 nuclears funcionant en el món, segons el Ministeri d'Indústria, i des de la primera que es construí, se n'han tancat ja 122. Totes han patit accidents. El que passa és que la indústria utilitza un llenguatge ple d'eufemismes. Parlen d'incidents, anomalies i desviacions. Quan tot són accidents, uns catastròfics i d'altres no. Hi ha hagut tres grans catàstrofes: Maiak, Txernòbil i Fukushima. El cas de Maiak l'any 1957 és el més silenciat. Ens assabentàrem de l'accident quaranta anys després que ocorreguera perquè era una central que pertanyia a l'antiga Unió Soviètica, encara que els serveis d'espionatge dels EUA sí que ho sabien. Quines són les causes dels accidents més comunes? Poden ser de tot tipus: per avaries als sistemes de refredament (com a Maiak), per avaries mecàniques elèctriques (com a Three Mile Island), per una errada en el disseny de la central (com a Txernòbil) o per un terratrèmol (com a Fukushima). Els més perillosos són els accidents provocats per la naturalesa. Ho mostra clarament el cas de Fukushima, ja que Japó és el país amb sistemes de construcció més segurs del món, però quan es desenvolupa una energia tan enorme com la d'un terratrèmol o un tsunami, s'enduu tot, per molt segur que siga. Parlant dels accidents, aquests ens remeten directament a la radioactivitat. Nosaltres solem relacionar-la amb una connotació negativa i se'ns oblida que aquesta existeix d'una manera natural en la natura, és el que s'anomenaria desintegració radioactiva. Quina diferència hi ha entre aquesta i la radioactivitat provocada? La radioactivitat està en la natura des de sempre. Però una cosa és estar en la natura des de sempre i una altra cosa és que es concentre a grans dosis. En la naturalesa es comporta de manera generalment innòcua. Però, de manera provocada i a grans dosis, la radioactivitat pot causar alteracions orgàniques, com moltes classes de càncer. Tenim, doncs, un futur horrible. Tot açò és el que els va passar als qui estigueren sotmesos a les radiacions de Txernòbil i els voluntaris que anaren a ajudar a Japó. Després de Fukushima moriran tots. L'energia nuclear ha estat mal utilitzada, fins ara, perquè es podria fer servir per a fins terapèutics de manera controlada, com el tractament del càncer amb radioisòtops. Però tal com s'està utilitzant, l'ús de l'energia nuclear, per a mi atempta contra la conservació de totes les espècies vives de la

Terra. I això és una cosa que s'ha de dir, perquè els residus radioactius no tenen solucions, per molts magatzems que s'hi construesquen, que asseguren la vida allà durant cinquanta o seixanta anys. Això és per a riure. Després d'aquests anys, el material radioactiu continuarà allà, després de milers i de milions d'anys. El que no diuen els estats i les indústries és que això és traslladar el problema: després de seixanta anys el problema hi continuarà perquè el magatzem s'haurà deteriorat. Pel que fa als magatzems, n'hi ha de dos tipus: els magatzems temporals centralitzats (MTC) i els magatzems geològics profunds (MGP). Quines conseqüències provoquen aquests en la naturalesa? Quan està fent-se la fissió en les centrals nuclears, les barres de combustible queden inutilitzades, perquè ja s'ha produït la combustió de l'urani 235, i resta una mostra d'U-235 i 238, més totes les cadenes de desintegració de cadascun. Això es porta a una piscina perquè descansen uns sis mesos amb la finalitat que vaja disminuint l'emissió de radiació de tots els elements més actius. Després d'un temps, els residus són dipositats, segons l'activitat, en instal·lacions subterrànies de poca profunditat, o bé en MTC o bé en MGP. Però tot açò és molt perillós. El que passa és que el personal no s'adona que la Terra és un organisme. Contínuament hi ha canvis en l'orografia, hi ha desplaçaments, baixades i pujades d'aigua, hi ha canvis de temperatures... El que passa és que la vida humana, com que és tan curta, no ho percep. Els residus, a la llarga, el que fan és modificar tots aquests sistemes de seguretat i de regulació que té la Terra. Alguns no se n'adonen i s'omplen la butxaca aprofitant-se de la degradació de la natura. La misèria humana de tot aquest personal és el que m'ha motivat a escriure el llibre. Tenint en compte l'estat de benestar de què gaudim, si no volem prescindir de tots els luxes que tenim, quina alternativa ens queda? Les energies renovables. Pensa que tothom se'n pot proveir? De sobres. Et posaré un exemple. En aquests moments tot, el disseny urbanístic de les ciutats, fins i tot la construcció dels edificis, serveix a les multinacionals convencionals de la llum, com Iberdrola. L'Estat espanyol obliga per llei que aquells que es dediquen a generar electricitat, per exemple amb plaques fotovoltaiques, la injecten a la xarxa. El sistema no deixa que tu mateix et proveesques d'energia de manera independent. Parles del benestar. Però de quin benestar? El dels poderosos. Jo propose un creixement, però un creixement que no beneficie només els poderosos. Ells el que volen és que pagues la factura. Si tu no pagues una factura de llum, et tallen la llum. Si agafem l'energia del vent, del sol, de l'aigua dels mars, això no hi ha manera que t'ho tallen. T'independitzaries i els debilitaries. La construcció d'aquestes fonts alternatives de generació elèctrica produeix CO2? Sí, la construcció sí. Igual com la de les centrals nuclears. Des del moment que l'home es fa agricultor, comença a emetre CO2, tot i emetre's de forma assimilable per la naturalesa. El que passa és que hi ha transformacions que són compatibles amb la vida –les que comporten bescanvi energètic amb el nostre entorn– i transformacions que no ho són –aquest és el cas de l'energia nuclear. I en quina mesura s'emet CO2 a l'atmosfera durant el procés de generació elèctrica en les centrals nuclears? En primer lloc, quan parlem de la fissió nuclear, cal dir que aquesta forma part d'un drama en tres actes. Un primer acte és l'enriquiment de l'urani, un segon és la mateixa central nuclear i el tercer, i més dramàtic de tots, són els residus radioactius. La funció de la central nuclear és només la d'escalfar aigua, per tal que el vapor moga el generador que produeix l'electricitat. Per tant, en la central nuclear, l'urani fa el mateix paper del petroli o del carbó en una altra central termoelèctrica: escalfa l'aigua i produeix vapor. Els defensors de les centrals nuclears argumenten que no es produeix CO2, i això és parcialment cert. Però és que s'obliden del primer i del tercer acte: del drama. Els defensors de les nuclears diuen que no s'emet CO2, un dels gasos causants del canvi climàtic, en el procés de generació d'electricitat en les centrals nuclears. Però en el procés que hi ha des de la pechblenda –mineral del qual s'extrau l'urani–, fins l'enriquiment de l'urani, sí. S'ha emès utilitzant energia convencional per buscar les mines de pechblenda,

per extraure-la i per transportar-la. Això significa una generació i una utilització d'enorme quantitat d'energia procedent de combustibles fòssils. Després comença el procés de separació de l'urani, que també n'implica: és consumir energia per produir més energia. Això que diuen que l'ús de l'energia nuclear no emet CO2, això és un frau! Sóc la primera persona que denuncie obertament açò en el meu llibre. Però quin dels dos modes de generació elèctrica produiria més CO2? Amb els combustibles fòssils o amb l'energia nuclear? Jo diria que amb aquest segon procés. Però encara estic esperant que algú, vinculat a l'energia nuclear, ho diga i faça el càlcul. Sembla que els mitjans de comunicació només obren un debat quan hi ha desastres com el de Fukushima. Com es podria obrir una discussió sense que haja d'haver-hi un desastre? La solució no la veig en un debat, sinó en un procés educatiu. Trobe mancances enormes en la formació elemental en el camp de la ciència. De fet, hi ha una frase feta que jo tinc molt avorrida: «la gent de la cultura i de la ciència». Això és una aberració. La ciència és cultura. El que manifesta aquesta expressió

és una manca enorme en la formació de les persones. La persona culta en la cultura europea occidental era aquella que havia llegit l'Odissea, la Divina comèdia i les Sagrades Escriptures. Mentre que, per exemple, ignoren que els Elements d'Euclides –l'aritmètica, geometria i teoria de nombres– s'han ensenyat durant més de 2.000 anys en fòrums europeus. El que trobe a faltar ara és una formació més integral, més humanista. A mi no em valen els debats si hi ha aquestes mancances. Jo recomanaria a tots que pensem per què hem deixat de cultivar parcel·les importants del saber que ens evitarien molts drames, com el problema de l'energia nuclear. Mira si tot açò és perillós, que no hi ha cap companyia d'assegurances del món que assegure una central nuclear perquè el risc potencial d'un desastre provocaria una completa ruïna. © Fernando Morant «La denominació ‘Homo sapiens’ és desafortunada. Creus que Carl von Linné hauria encunyat el terme, si haguera conegut Hiroshima i Nagasaki?»

Andrea Torres. Estudiant de Periodisme de la Universitat de València. © Mètode 73, Primavera 2012.

Hem extret els articles recopilats per confeccionar aquest document de la revista de difusió de la investigació de la Universitat de València. En el número 73 de Mètode, corresponent a la primavera del 2012, es publicà un monogràfic de cinquanta-quatre pàgines, coordinat per Ramon Folch, amb el títol “La força del Món. L´energia en l´era postindustrial”. Hem fet una petita tria en la qual hem inclòs la introducció de Ramon Folch, el text de Joan Vila “Què passa amb l´energia? Cap a la societat de l´abundància frugal”, l´article de Joan Ramon Morante “El llarg camí de la captura solar. Com utilitzar directament l´energia dels fotons del Sol?”, l´escrit de Pere Sala “Aerogeneradors i paisatge” i, finalment, una entrevista d´Andrea Torres a Vicent Martínez Sancho. No cal dir que el monogràfic conté molts altres textos interessants sobre l´energia nuclear, l´electricitat, els combustibles fòssils, els preus energètics, l´energia eòlica, etc.

Col.lecció Documents d´ant nº 123