Energía solar para dummies y Menestros de Industria(I). Potencia y Energía

Hace unos días pudimos ver una noticia relativa a la enésima petición por parte de los mandos de grandes empresas europeas del sector energético para abrir de una vez y seriamente el debate sobre el futuro de la industria nuclear.

Podemos ver la reseña de la misma gracias a uno de los blogs de e-pesimo. El motivo inicial de la reunión era homenajear a la fallecida Loyola de Palacio. Llama la atención en primer lugar, por lo acertado de la misma, la frase de Loyola que citó la presidenta de Areva: "...(en el sector energético) la energía nuclear no es la solución, pero no hay solución sin energía nuclear".

Como no podía ser de otra forma el prestigioso menestro sr. Clos, basándose sin duda en sus vastos conocimientos, su dilatada experiencia y su fina intuición arrojó un jarro de agua fría sobre las expectativas de la gente sensata allí reunida negando nuevamente la posibilidad de aumentar el parque de generación nuclear. Aprovechó para lanzar la primicia de que iban a aumentar el cupo previsto para el 2.010 de generación de electricidad mediante energía solar (en el RD 661 de mayo pasado se fijaba un tope de 371 MW para la fotovoltaica y 500 MW para la solar termoeléctrica) ampliando el objetivo hasta 1.200 MW. En este punto de la noticia viene la simpática coletilla que apunta "...y espera que, en 2010, se generen ya por esta vía 1.200 megavatios, por encima, por ejemplo de la central nuclear de Trillo". No sé si tal afirmación es de la cosecha del propio menestro o del periodista (que tampoco sería de extrañar), pero viene bien para explicar la diferencia entre los conceptos de "potencia" y energía", que con tanta frecuencia se confunden al hablar de estas cuestiones.

Hago un inciso para apuntar que en realidad todo esto se estudia (en fin, quiero decir que se estudiaba) en el bachillerato y sin duda los inteligentes y formados lectores que pasan por aquí lo conocen de sobra. No obstante, sea para refrescar conocimientos, sea para ampliarlos, vamos a ello:

La energía, medida en el Sistema Internacional de unidades en Julios (J), es una magnitud absoluta, independiente del tiempo. Por ello, cuando se habla de la energía producida por una central, si se quiere ser no ya preciso sino coherente, es imprescindible añadir una referencia temporal. Es decir, se debe indicar "tal central ha generado la cantidad X de energía en un año (o en un día o en segundo)". Si no se aclara esto, la trampa es evidente, una central pequeña puede generar la misma cantidad de energía que una grande ..... a base de trabajar más tiempo.

La potencia en cambio, lleva implícito el factor temporal. Su unidad es el Watio (W) que es la potencia necesaria para generar un Julio en un segundo (W = J/s). Como el Watio es una magnitud pequeña, se suele hablar de miles de Watios (kilowatios = kW) o de millones de Watios (Megawatios = MW). A menudo veréis escrito (en periódicos de forma confusa, en vuestro recibo de la luz de forma exacta) la unidad kWh (kilowatiohora). Bien, pues el kilowatiohora no es una unidad de potencia sino una unidad de energía, y se corresponde con la cantidad de energía generada (o consumida) por una central (o por un consumidor) en una hora.

Por ello, y según anticipábamos arriba, decir que has consumido (o generado) 300 kWh (recordemos, hablamos de energía), así sin más, no es decir mucho si no ponemos marco temporal. Por ejemplo, "este mes en mi casa hemos consumido 300 kWh (300 kWh/mes)" es un consumo normal, pero podiais haber consumido esos mismos 300 kWh (esa misma energía) en un año y seriais unos tipos ahorradores o en un día y seriais unos derrochadores (como el ecolojeta Gore en su casa).

Volvamos a lo de arriba que ya me estoy explayando mucho y es viernes. Cuando se dice que en el 2.010 las centrales solares "generarán" lo mismo que Trillo, se dice una verdad a medias (o sea, una mentira de las peores).

El motivo es sencillo. La central nuclear de Trillo tiene una potencia nominal algo superior a 1.000 MW, es decir y aunque parezca de perogrullo, produce 1.000 MWh cada hora (1.000 MWh/h). Ahora bien (más perogrullo), los produce cada hora que funciona (que está en marcha). Como dicha central (como todas las nucleares) funciona casi todas las horas del año (aprox. entre un 94%, y un 97% dependiendo de los ciclos de recarga del combustible) y como el año tiene 8.760 horas (si alguien no sabe hacer el cálculo, que se afilie a las JJ. SS., que algo de sabiduría se le pegará), trabajando un 95% de las horas, la central de Trillo generará al año la bonita cifra de 8.322.000 MWh.

Ahora bien, esos 1.200 MW de potencia solar ¿producirán lo mismo que Trillo?. Pues hombre, aquí está la trampa, esa potencia es la potencia máxima de las placas solares, es decir, la que producirían en Julio, con el Lorenzo pegando en todo lo alto y la península libre de nubes. Para calcular la energía producida al año (MWh) tendremos pues que conocer cuantas horas se pueden obtener esos 1.200 MW, cuantas se producen menos (800 MW, 600 MW.....) y cuantas se produce NADA (esto es fácil, cada noche). Para el cálculo de las horas y potencias de radiación solar, que será traducida a kW eléctricos en las placas fotovoltaicas, existen diversas tablas y mediciones (incluso en la página web de la NASA están disponibles datos de radiación solar medidos por satélite para el mundo entero). Para la península ibérica, nos movemos entre las 1.700 y 1.900 horas equivalentes al año. Es decir, la producción total anual equivaldrá a trabajar una media de unas 1.800 horas a la potencia indicada de 1.200 MW. Usando la calculadora tenemos una producción anual de unos 2.160.000 MWh ¿Es eso "producir" lo mismo que Trillo? Ustedes mismos.

A primera vista, el lector inteligente se dará cuenta de lo que esto implica. Para producir al año la misma cantidad de energía, la potencia instalada en placas solares deberá ser unas cuatro veces superior a la potencia instalada en centrales nucleares (o de gas o de carbón).

¿Os parece chungo? Bien, pues es aun peor. Resulta que tenemos la mala costumbre de consumir electricidad también por la noche, cuando está nublado, etc. Y asimismo resulta que la energía eléctrica tiene la mala leche de que no se puede almacenar (en baterías para el móvil, sí, pero a gran escala, es más complicado). Como la producción eléctrica debe adecuarse al consumo y a las placas solares les da por ponerse a funcionar (o pararse) a casi todas a la vez, resulta que tenemos un (otro) problema. Hay que transformar la energía solar en "algo" almacenable cuando las placas producen y tirar del almacén para volver a convertir ese "algo" en electricidad cuando de noche las placas estén a régimen cero zapatero y nos dé por levantarnos a hacer pipí.

Una solución de futuro sería transformar la electricidad en hidrógeno, almacenarlo y luego volver a producir electricidad de forma eficiente mediante las famosas pilas de combustible. Aparte del coste de inversión necesario, la pérdida de energía en el conjunto de transformaciones es elevada. La única opción hoy día para almacenar electricidad a gran escala son las centrales hidroeléctricas de bombeo (reversibles): Se dispone un embalse arriba y otro abajo, cuando se produce más electricidad de la consumida, la turbina hidráulica gira al revés, actúa como bomba, y envía agua del embalse más bajo al más alto. Cuando el consumo aumenta, el agua pasa del embalse de arriba al de abajo, generando electricidad en la turbina. El problema es que debido a las pérdidas por rozamiento en la tubería y la ineficiencia propia de la turbina tanto en el proceso de bombeo como en el inverso, resulta que en este proceso, casi la mitad de la energía se pierde.

Es decir, en un sistema con generación masiva de energía por centrales solares en el que la energía consumida por las noches debería almacenarse habría que generar casi un 50% más de la consumida para cubrir tanto dichos consumos como las pérdidas en los almacenamientos. Volviendo al ejemplo anterior, para compensar los 1.000 MW de Trillo, en realidad necesitamos unos 6.000 MW instalados de placas solares.

El lector avispado (y paciente) que llegue hasta aquí, comenzará a darse cuenta de las implicaciones (en pasta y en cantidad de placas solares necesarias) que tendría la sustitución de las malvadas centrales nucleares por simpáticas placas fotovoltaicas.

Si el tiempo y la autoridad (in)competente no lo impiden, profundizaremos en el asunto en otra ocasión.