Reptes i limitacions del canvi de l'actual model energètic

Emili Garcia-Ladona*Oil Crash Observatori (OCO)Institut de Ciències del Mar (ICM- CSIC)

* Antonio Turiel, Jordi Solé, Joaquim Ballabrera, Antonio García-Olivares

Transició energètica: són les renovables l'alternativa

Col·legi d'Arquitectes de Catalunya, 12 de Juliol de 2012

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 …

En 1956, M. King Hubbert va predir que la produccióde petròli dels USA arribaria al seu màxim en 1970, ies van posar a riure.

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

(Font: Energy Bulletin)

La corba de Hubbert

La AIE reconeix per primera vegada que el PeakOil va ser el 2006

9 de Novembre de 2010:

34% petroli26% carbó21% gas6% nuclear

------------------87% No renovable

13% Renovable

Energia i Societat

EI

EPEU

EROEI (“Energy Recovered Over Energy Invested”)

EI

EPEU

EI

EP EU

Si ε és gran

EI

EP

EU

Si ε és petit

EP = EI

Si ε=1

Fuentes TRE Cleveland (1) TRE Elliott(2) TRE Hore-Lacy(3)

Combustibles fósiles

Petróleo- Hasta 1940- Hasta 1970

- Hoy

> 100238

50 - 100

Carbón- Hasta 1950- Hasta 1970

8030

2 - 7 7 - 17

Gas natural 1 - 5 5 - 6

Pizarra bituminosa 0,7 - 13,3

Energía nuclear

Uranio 235 5 - 100 5 - 100 10 - 60Energías renovables

Biomasa 3 - 5 5 - 27

Hidroeléctrica 11,2 50 - 250 50 - 200Eólica 5 - 80 20

Geotérmica 1,9 - 13

Solar- Mediante colectores- Térmica- Fotovoltaica

1,6 - 1,94,2

1,7 - 10 3 - 9 4 - 9Etanol- De caña de azúcar- De maíz- De residuos de maíz

0,8 - 1,71,3

0,7 - 1,8Metanol (de madera) 2,6

1) Cleveland et al. Energy and the U.S. Economy: A Biophysical Perspective, Science 31,1984

2) David Eliott, A sustainablefuture? the limits of renewables,

Before the wells run dry, Feasta2003.

3) Ian Hore-Lacy, RenewableEnergy and Nuclear Power,

Before the wells run dry, Feasta2003.

Creixement

(Font: IndexMundi amb dades del World Bank)

!

Feb-2012Feb-1996

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

No renovables:

Portadors (carriers):

Renovables:

Electricitat Hidrògen

+ petroli gas carbó nuclear

Solar Eòlica

Pic: jaBaix EROEI

Pic: 2020 Pic:2015/2030

Pic: 1980/2040

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

EROEI=0.8-1.9Ineficaç

Escassetatde materials

Hidroelèctrica

Poca expansióExpansió moderada

BiomassaGeotèrmicaMareomotriu

Altres

Escàspotencial

Alternatives existents: Combustibles

Una proposta

Hipòtesis

Jacobson & Delucchi, Energy Policy (2009)

projecció 16.9 TW energia en 2030 (EIA/DOE, 2009)– WWS -> 11.5 TW (68 %)

Renovable

Heinberg (2009)

García-Olivares et al, Energy Policy (2011)Tecnologies provadesNo ha de dependre de materials escassos

2010 ---> 12.5 TW ( 2 TW elec.)– Electrificació de la societat !

Proporcionar una quantitat substancial d'energiaEROEI almenys 10:1Inaceptable impacte mediambiental, social, geopolític

Proposta: CSP

Dessertec

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

Proposta: Vent

Mix

Fem números !…

Acer132 tn/MW (Vestas V-90 3 MW), - 180 tn/MW (Andasol)Reserves: 100-200 anys al ritme actual (USGS, 2009, p.81)

Ciment (Arena, grava, pedra calcàrea) abundant

Nitrats (12 % CSP)1.4 TW durant la nit requereix 596 Mt de nitratsReserves: 37 Mt (1.43 Mt/y, SQM, 2010, p.5)

Neodimi5 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)

MolinsAnàlisi de diferents sistemes (DIFG, DDPM, DDSM) i diferents parcsen funcionament 1.85-2.7 tn/MW (2 tn/MW International CopperAssociation, Mercurio de Calama, 2010).

10 tn/MW eòlica marina (14.5 tn/MW Borkum-2, ABB 2007)

CSP2 tn/MW (30 % WaR i 70 % StE)

Total: 183 MtCoure (Transmissió)

Línies HVDC segons (DESERTEC Project, Trieb, 2006)Total: 38 Mt

221 MtRESERVES: 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 MtReserves: 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

• 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 MtPt: 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 !

• Un mix renovable és factible per 11.5 Tw amb tecnologiesprovades

• 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

Reflexions

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

• A llarg termini => impossibilitat del creixement !

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

• 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

Moltes Gràcies

http://oilcrash.net/