La contribución del transporte a un mundo libre de fósiles

Por el Mg. Roque Pedace, profesor en la Maestría en Política y Gestión de la Ciencia y la Tecnología, Universidad de Buenos Aires. El siguiente artículo forma parte del libro “Actas del Primer Congreso Argentino de Transporte, Buenos Aires 2015” publicado por Eudeba, enero 2016.

 

INTRODUCCIÓN: LA TRANSICIÓN ENERGÉTICA EN CURSO

La matriz energética mundial se mantuvo dominada por combustibles fósiles por más de 100 años. Más del 80% de participación de carbón mineral, petróleo y gas natural, fuentes primarias que penetraron en ese orden cronológico sustituyéndose entre sí.
Aunque este proceso continúa hoy en día con el aumento de la participación relativa de gas natura, la penetración de fuentes no fósiles en la matriz es mucho más importante que el aporte incremental del total de fuentes no renovables. Entre estas últimas, la energía nuclear saturó su participación hace treinta años.
Paralelamente, la tasa de electrificación, esto es la sustitución de otros vectores por electricidad, aumentó en las últimas décadas por las ventajas que ofrecen, en particular, su flexibilidad y eficiencia en los diversos usos finales.
La nueva capacidad instalada y la generación eléctrica de origen no fósil, son crecientemente dominadas por energía solar y eólica ante el retroceso relativo de la generación hidroeléctrica y la nuclear. El subsistema eléctrico al crecer en su participación relativa en la matriz penetra en nuevos nichos al mismo tiempo que a se adapta mejor a las variaciones e intermitencias por medio de redes inteligentes. La actual transición energética podría llegar a la eliminación total de las emisiones de GEI hacia 2050, tal como se requiere para revertir el calentamiento global, comenzando por este subsistema.

EL TRANSPORTE DE LA TRANSICIÓN

El transporte es el sector más ampliamente dominado por fluidos ya desde principios del siglo XX cuando se abandonó el uso del carbón. En ellos, los hidrocarburos superan el 95% del total a pesar de la creciente electrificación de los sistemas guiados y de la entrada de vehículos autónomos con propulsión eléctrica y de los biocombustibles de primera generación. Si bien, desde fines del siglo XIX existían las tecnologías básicas, esto es baterías y motores eléctricos, los motores de combustión interna ganaron la competencia y determinaron la infraestructura de producción (extracción y procesamiento) y distribución de hidrocarburos líquidos (y recientemente gaseosos) que aún hoy domina el sector de transporte terrestre. En el caso del transporte marítimo y fluvial, fue el carbón el sustituido por esos vectores. Posteriormente, en el aéreo tanto la propulsión a hélice como la de chorro utilizaron fluidos producidos en refinerías de petróleo desde el comienzo.

BIOCOMBUSTIBLES: EL PASO INMEDIATO

La principal ventaja de estos fluidos reside en que pudieron utilizar la infraestructura preexistente de distribución de los hidrocarburos que sustituyeron. Adicionalmente, los motores del parque automotor y de las flotas naval y aérea solo requieren cambios marginales para quemar biocombustibles de primera generación (biodiesel y bioetanol).
El liderazgo tecnológico no está concentrado en los países industrializados, como lo demuestra la capacidad de Brasil de exportar bienes de capital como destilerías de bioetanol y motores Flex para su consumo. Al igual que la producción de biodiesel utiliza tecnologías maduras con escasas barreras de entrada.
Los biocombustibles serían suficientes para cubrir la demanda total actual y prevista de hidrocarburos (tecnología “backstop”). Para ello se requeriría de manera no excluyente las siguientes condiciones:
a.Incrementar la fracción de área cultivada que ocupan.
b.Aumentar la productividad.
c.Incluir los océanos y/o áreas no cultivadas (por ejemplo: desiertos).

Los puntos a y b presentan desafíos en la producción primaria similares a los actuales del sector alimentario debido a la competencia por el uso de insumos críticos: suelo, agua, nutrientes y energía. En el caso de los desiertos debiera obtenerse agua por desalación con altos costes energéticos e impactos aún no evaluados en la escala necesaria.
Estas limitaciones no serían un obstáculo en las explotaciones oceánicas, las cuales están aún en una fase de desarrollo muy incipiente tanto en la producción primaria (algas) como en su procesamiento de biocombustibles de tercera generación.

LA INCORPORACIÓN DE LAS FUENTES RENOVABLES SOLAR Y EÓLICA EN EL USO FINAL DE TRANSPORTE

La electricidad de origen solar y eólica se está incorporando a la matriz eléctrica a tasas que permitirán sustituir en términos absolutos la generación de origen fósil de modo de eliminar las emisiones de GEI en pocas décadas. Se trata de tecnologías maduras con excelentes curvas de aprendizaje que se traducen en costos decrecientes, repago energético de muy pocos meses, impacto socio-ambiental favorable y accesibilidad tecno-económica que facilita su difusión global. Sin embargo, su uso en el transporte exige la transformación del sistema de distribución y/o equipos destinados al uso final que hoy utilizan fluidos líquidos y gaseosos.
Las ciudades que adoptaron metas exigentes en este sector abordan la electrificación de varios modos. Por un lado, extienden los sistemas guiados como subterráneos y tranvías y por otro facilitan la recarga de los vehículos autónomos (ejemplo electrolineras), incluyendo formas híbridas que utilizan rieles o alimentación por cables en algunos tramos y almacenamiento eléctrico otros. Es el caso de algunos Buses de Tránsito Rápido. Los sistemas de almacenamiento, baterías y supercapacitadores, presentan una curva de aprendizaje favorable en costes, peso, autonomía y tiempo de vida (ciclos de carga). Las redes inteligentes permiten que sirvan también como sistema de balanceo de la variabilidad del suministro eléctrico de origen solar y eólico, optimizando el seguimiento de la demanda de todo el sistema eléctrico.
Una limitación a considerar es la de algunos materiales escasos como el de las tierras raras para imanes permanentes en motores eléctricos de vehículos (iedisprosio, samario, neodimio). Otra aún más crítica es la de la dificultad de usar el almacenamiento eléctrico para el transporte automotor de cargas terrestre y en el marítimo y el aéreo de largo alcance por las limitaciones en autonomía que impondría. En estos casos, se propuso el vector hidrógeno a partir de la electrólisis como un fluido a ser almacenado de diversas formas, incluyendo su combinación con biodigestión y/o CO2 para la producción de biometano.

CONCLUSIONES

Si bien el desafío de la sustitución de los fósiles para la generación eléctrica está en vías de resolverse, desde el punto de vista tecno económico, la adecuación del subsistema eléctrico y del sector de transporte exige cambios estructurales en estos dos últimos. En particular, es esperable que el almacenamiento eléctrico en vehículos facilite el balanceo requerido por las fuentes intermitentes y variables como son la solar y la eólica. En el corto plazo se puede esperar un rol limitado de los biocombustibles de origen terrestre seguido más tarde por la generación de otros vectores como el hidrógeno y el biometano así como de biocombustibles de segunda y tercera generación.

REFERENCIAS:

  • Asociación de Transporte Sostenible Bajo en Carbono (2014).
  • Bradshaw A.M., Hamacher T. (2012) “Non-regenerative natural regenerative natural resources in a sustainable energy system”.
  • Etsap-Irena (2013). Electricy storage. Renewable Energy Technology brief.
  • European Commission (2012). Energy Roadmap 2050. Luxembourg.
  • Iclei-Irena (2013). Integrating Ambitiuos Renewable Energy Targets in City Planning.
  • IEA (2014). “Technology Roadmap”. Electric and plug-in hybrid electric vehicles. University Of Cambrige.
  • Cambio climático: implicaciones para el transporte. Hallazgos claves del quinto informe del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el cambio climático.