La guerra de Ucrania tiene muchas lecturas, muchos intereses entrelazados, no es de inmediata comprensión. Ahora, si me exigieran explicarla de la forma más simplificada posible, yo recomendaría la lectura de este enlace (en el que no se menciona jamás a Ucrania).
El párrafo clave es éste: The US has exported natural gas via pipelines to Mexico since the late 1990s, and to a lesser extent to Canada (from which is also imports natural gas). And the US has long had a small Liquefied Natural Gas (LNG) export terminal in Alaska. But large-scale exports of LNG to the rest of the world was impossible until the first large-scale LNG export terminal on the Gulf Coast began operating in 2016. And as the LNG export boom took off, providing more demand for US production, US production skyrocketed.
El fracking disparó la producción de gas natural, pero no tenían a quien vendérsela, así que se hundieron los precios (allí) y muchas empresas de fracking quebraron. Por eso se han puesto a construir trenes de licuefacción a saco, primero en la costa Este, para servir a Asia, y últimamente en la costa Oeste, para servir a Europa, donde se pagan precios mucho más altos por la autoimpuesta escasez.
Sencillamente, las sanciones al Nordstream 2, la desestabilización y guerra en Ucrania y, finalmente, el sabotaje a dicho gasoducto, no es más que la búsqueda por parte de EEUU de un mercado para su excedente de gas natural.
EEUU es con diferencia el primer productor mundial de gas natural. Rusia el segundo. Si Europa corta el suministro de Rusia, sólo EEUU tiene la capacidad de suplir esos volúmenes. Cínicamente se hablaba de la dependencia europea del gas ruso. Tras eliminar esa posibilidad, ahora somos completamente dependientes del LNG gringo, sin su concurso es imposible cubrir la demanda europea. Y va a más, porque los campos noruegos del Mar del Norte se agotan.
Por cierto, España fue el tercer importador europeo de freedom gas.
Me pareció interesante, sencillamente. Máxime sobre un tema en el que la ignorancia es generalizada.
Relacionada con la entrada sobre el radón: habitar una casa con un contenido de radón en el límite legal de 300 Bq/m³ equivale a una dosis de 17 mSv al año. Pero el problema son las centrales nucleares y sus residuos. La incultura científica, el analfabetismo, como causa radical de cuando menos buena parte de los males que nos aquejan.
Esta minientrada surge como comentario al primer artículo de la serie que Beamspot dedicó al H2. Muy recomendable empezar por leerlo, de no ser el caso.
Usar agua salada para la electrólisis sólo se le ocurre a un imbécil. Beamspot se molesta en desgranar los motivos, yo cierro capítulo y paso al siguiente.
El consumo de agua dulce (previamente filtrada) sería pequeño. Ése no es el problema, sino la electricidad para disociarla.
Eso supone una energía de 337 TWh, que serán usados en motores térmicos con una eficiencia media a la rueda de pongamos η=0,3 (gora η, las eficiencias son la clave). Así que tenemos unos requerimientos energéticos en automoción de 112 TWh.
Estos pueden ser cubiertos directamente por electricidad, cargándola en un cochepilas, con el mencionado η=0,81, con lo que tendríamos que generar 138 TWh (a mayores de los 260 TWh que generamos ya). De eso ya hablamos en otra entrada que me da pereza buscar.
Tomando en consideración la alternativa del hidrógeno, necesitaríamos (η=0,6 en la pila de combustible y accesorios) 188 TWh de energía contenida en el hidrógeno que, si lo obtenemos de electrólisis, obligarían a producir 291 TWh extras. Es decir, más que duplicar la generación actual, y pretender hacerlo sin impacto sobre el medio sólo se le ocurre a un truhán o un idiota.
En términos de masa, esa cantidad de hidrógeno es 5,63E9 kg de H2. La masa molecular del agua es 18 g/mol, la del H2 es 2 g/mol, luego necesitamos 50,65E6 m³ de agua. Que parecen muchos, 50 millones de metros cúbicos, pero el consumo anual de agua para regadío en España es de 15.000 hm³. Es decir, 15E9 m³, 300 veces más.
El agua no es problema, ni siquiera aquí en el Sur de Europa. El problema es cómo duplicar nuestra capacidad de generación, y además hacerlo al mismo tiempo que se cierra el parque nuclear y se pretende, se dice que se quiere, cerrar las térmicas de carbón y minimizar el consumo de metano (la mayor parte, el caro y mucho más contaminante LNG) en los CC. Y cortar los desarrollos eólicos, que les afean el paisaje. Eólica sí, pero a una escala familiar, la macroeólica es mala, como las macrogranjas. Molinos pequeñitos y disimulados.
Además del pequeño detalle de quién se puede permitir un FCEV y rellenar sus tanques de gas con hidrógeno de hidrólisis. Lo primero, es sencillo, a 72.000 € el Mirai y 74.000 € el Nexo.
Lo segundo, también bastante inmediato. Si un consumo típico de eléctrico es de 17 kWh/100 km, necesitamos 43,6 kWh/100 km de electricidad para producirlo, comprimirlo y recombinarlo. A 0,16 €/kWh que era la media antes de que empezara esta locura, 7 €/100km, más de lo que gasta mi viejo coreano diésel incluso con estos precios desquiciados. Y eso es solamente la electricidad de producirlo, ahora súmese la amortización de los electrolizadores, las bombas, los depósitos, la estación de repostaje y el beneficio empresarial.
Ya veo haciendo cola para comprarse un coche de estos. Al alcance de cualquier currito mileurista, vaya.
Máxime cuando por ese precio tienen una alternativa de similar autonomía y con un coste del «repostaje» un orden de magnitud inferior (al menos tiene sentido, el vehículo es más caro adquirirlo pero el coste de uso es menor).
Los 17 kWh del eléctrico que sean 18,9 kWh al contador tomando en cuenta el rendimiento de carga (ya depende de AC/DC y amperios que le chutes). A esos 0,16 €/kWh, da unos 3 €/100km que al menos tiene un cierto atractivo respecto a un térmico a cambio del mayor coste y peso y menor autonomía.
Ojo, en este rápido ejemplo sólo he considerado la sustitución de los combustibles de automoción. Luego queda el queroseno de aviación, los fuelóleos y bunker marinos, el GLP de las bombonas de butano y propano, el gasóleo de calefacción… y la mezcla de metano y etano que mueve la industria, calienta los hogares y sirve para producir la electricidad con que luego pretenden disociar el agua. Sólo el consumo de ésta última son 386 TWh.
Últimamente se le está dando al hidrógeno mucho bombo, especialmente en Europa a raíz de la crisis energética provocada por las sanciones a Rusia, como cuadratura del círculo para prescindir completamente de hidrocarburos, sirviendo de almacén de energía para las puntas de generación de renovables y de vector energético en automoción.
No tan rápido.
Esquemáticamente, la idea consiste en convertir electricidad en hidrógeno por medio de la electrólisis (porque si obtenemos el hidrógeno del metano por steam reforming, estamos haciendo un pan como unas hostias, para eso usamos el metano directamente como combustible y nos ahorramos las ineficiencias de los pasos intermedios ). Y ese hidrógeno se almacena o se embarca en el vehículo para, de nuevo, recombinarlo con O2 y generar de nuevo electricidad.
¿Tiene sentido energético?
El rendimiento del almacenamiento de energía usando una central hidroeléctrica reversible viene a ser del 75%. Para los que no sepan en qué consiste, se trata de bombear el agua en altura cuando el precio de la electricidad es bajo para luego turbinarla aprovechando las puntas de precio para obtener beneficio.
Vamos a analizar entonces esta forma propuesta de almacenamiento. Tenemos electricidad sobrante derivada de una instalación masiva de instalaciones eólicas y fotovoltaicas (¿y nucleares?), en los picos de producción en que la generación es superior a la demanda de la red. Así pues, usamos esta energía eléctrica en hidrolizadores para producir hidrógeno con el que, por ejemplo, hagamos mover el parque móvil (economía de hidrógeno). La eficiencia de ese primer paso, a día de hoy y siendo optimistas, es del 0,7. Puede ser mayor, pero acortando la vida útil y disparando el coste de adquisición del hidrolizador.
Seguimos. Ya hemos convertido la electricidad en hidrógeno gaseoso, a una presión de salida de unos 20 bar. Ahora hay que comprimirlo hasta los 880 bar que es la presión de recarga de un vehículo (tomamos como referencia el Toyota Mirai, que lo almacena a 700 bar).
La compresión isoterma teórica de un gas ideal de 20 a 880 bar es de 1,47 kWh/kg.
Podéis calcularlo vosotros mismos. Por definición dW=p*dV
Sustituyendo por la ley de gases ideales (pV=nRT) e integrando para T=cte : W=∫p*dV = ∫nrT/V*dV = nRT*ln(V2/V1).
Vale, me descubro ante la elegancia de las ecuaciones básicas de la termodinámica, pero ni el hidrógeno a 880 bar se comporta como un gas ideal (existe repulsión entre las moléculas que obligan a adoptar un factor de compresibilidad), ni la compresión puede ser isoterma (sí hay variación de energía interna del sistema, que obliga a enfriar ese aire para poder seguir comprimiéndolo) , y los compresores tienen partes móviles que generan pérdidas de rendimiento.
En la vida real, podemos dar por bueno un valor de 2,67 kWh/kg para ese proceso de compresión. ¿Mucho? ¿Poco? El poder calorífico inferior del H2 es de 33,33 kWh/kg, así que estaríamos consumiendo un 8% de la energía contenida en él para comprimirlo.
El hidrógeno molecular es un gas muy porculero para almacenarlo porque es el compuesto más tenue, la molécula más pequeña que existe, así que tiende a escapar por la más mínima microfisura que se abra en el tanque. Además, su densidad energética es muy baja (no así la másica, el triple que la gasolina), por eso lo almacenamos a presiones tan descomunales que precisan de bombonas que pesan un mundo (allá se va la ventaja de peso del hidrógeno, y acaban pesando tanto como un coche a baterías). Todo esto se solucionaría almacenando el hidrógeno en estado líquido. Los depósitos no tendrían que tener una resistencia mecánica enorme, borramos el problema de las fugas por la tensión superficial de un líquido, y almacenaríamos una energía considerable en un espacio reducido. Pero ¡ay! El hidrógeno tiene más de gas que yo de heterosexual, y para convencerlo para licuarse hay que bajarlo a temperaturas próximas al cero absoluto (20K). Además, un tren de licuefacción es una máquina considerablemente menos eficiente (y cara y compleja) que un compresor. Así que, si quieres obtener hidrógeno licuado, tienes que meter no menos de 10 kWh/kg. Es decir, casi un tercio de la energía disponible ya se ha perdido y aún ni siquiera está en el coche. Lo de mantener el hidrógeno licuado en tanques criogenizados, con la fragilidad que los materiales presentan a esas temperaturas, ya tal. Así que mejor dejamos de lado esa opción.
Ahora tenemos que transportar ese hidrógeno comprimido hasta la hidrogenera, que también supone un peaje energético. Pero como los electrolizadores son máquinas fáciles de escalar, podemos aprovechar la facilidad y eficiencia del transporte de la energía eléctrica para suponer que cada hidrogenera tiene la capacidad para disociar el agua en oxígeno e hidrógeno, y comprimir éste hasta la presión requerida. Obviamos pues las pérdidas en transporte.
[N.d.M: sobre la inteligencia de crear un gasoducto para hidrógeno, como se ha propuesto para la interconexión España-Francia, si ya es jodido asegurar la estanqueidad para el metano en cientos de kilómetros de tubería… mejor no me pronuncio.]
Ahora hay que cargar ese hidrógeno comprimido y almacenado en el vehículo. No, no es tan obvio como introducir el boquerel en la boca del depósito y llenarlo de combustible líquido, estamos hablando de un gas. De un gas jodidamente escurridizo, comprimido a 868 veces la presión atmosférica (1 bar = 0,9869 atm). Se puede hacer y, de hecho, se hace, pero fácilmente aquí también habrá algunas pérdidas. Como carezco de referencia para cuantificarlas, sólo lo dejo anotado.
Ya tenemos los tanques del vehículo llenos de hidrógeno. Podríamos usar ese hidrógeno directamente en un motor de combustión interna convencional, adaptado para su uso como carburante, pero es más eficiente usarlo en una pila de combustible para, recombinándolo con el O2 atmosférico, obtener electricidad. ¿Cuánto de eficiente? Es difícil decirlo, a baja carga el rendimiento es bueno pero los consumos de los órganos auxiliares son relativamente altos (bombas, calefactores, ventiladores, electrónica de control…). Según aumenta la demanda éstos pasan a un segundo plano pero la eficiencia de la propia celda baja. Siendo de nuevo espléndidos, vamos a suponer un 0,6 para todo el conjunto, que ya es mucho más que lo que obtendríamos si lo inyectáramos en un motor de pistones. Aquí reza lo mismo que para el electrolizador: podríamos subir la eficiencia, pero acortando su longevidad y disparando su precio.
Y ya tenemos electricidad para mover el motor, usando una batería de litio como buffer energético (los supercaps son la eterna promesa) y aprovechar la frenada regenerativa. Algo del calor generado en la pila de combustible podría ser aprovechado, como en un térmico, para la climatización del vehículo (en un BEV, más eficiente, no llegaría a nada).
Recopilando eficiencias: Hidrólisis x Compresión x Recombinación = 0,7 * 0,92 * 0,6 = 0,39. Es decir, de 100 unidades de electricidad, acabamos obteniendo 39 para mover el vehículo. No parece un buen negocio, pero también hay que tener en cuenta que es electricidad «sobrante». Pero para que sobre, hemos de crear unas inversiones en producir esa sobrecapacidad en eólica y solar.
Estoy de acuerdo que todo esto es el estado actual, y según se desarrolle esta tecnología los guarismos pueden ser más favorables. Por ejemplo, el precio de los vehículos de hidrógeno (FCEV), que ahora se mueve por los 65.000€ del Toyota Mirai y 10.000€ más para el Hyundai Nexo (Honda ya ha tirado la toalla con el Clarity), y probablemente las marcas estén perdiendo dinero con cada unidad, se reduciría si fueran producidos en mayores números. También que es previsible que progresivamente se incremente la eficiencia de electrolizadores y celdas de combustible. Pero milagritos, a Lourdes.
Por comparar, supongamos que esa energía eléctrica sobrante, en vez de servir para disociar agua, sirve para cargar las baterías de un cochepilas. Las pérdidas en transporte de la electricidad son básicamente las mismas, sea a una hidrogenera que produzca in situ el hidrógeno (la opción más favorable), a una electrolinera o el enchufe de casa (quizá en este caso deberíamos tomar en cuenta las pérdidas en transformación, pero tampoco nos pongamos tan estiraos). Entonces, supongamos un 0,9 de eficiencia en el proceso de carga (entre cargador y resistencia interna de la batería) y otro 0,9 de descarga (de nuevo la energía química de la batería también se degrada en calor, la eficiencia del inversor…), también optimista suponiendo cargas y desgargas lentas. Rendimiento global del proceso, 0,81. Centésima arriba o abajo, podemos discutirlo, pero es evidente que queda muy lejos del 0,39 del hidrógeno.
Sí, se puede abaratar el hidrógeno de hidrólisis, pero eso implicará abaratar el coste de la electricidad, con lo que el cochepilas seguirá disfrutando de la misma ventaja.
Y para aplicaciones estacionarias, retornemos al principio del artículo: el rendimiento de una central hidroeléctrica reversible es de 0,75.
Pero bueno, cada uno es libre de engañarse como quiera, así como de dejarse engañar por el complejo político-mediático.
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NOTA: Añado un vídeo donde también echan las cuentas:
Leo en prensa artículos triunfalistas de cómo el tope al gas del gobierno nos está protegiendo de las subidas que sufren otros países. Y para demostrarlo, muestran los precios de la subasta mayorista.
No han entendido nada. O lo han entendido y pretenden apaciguar al personal, como hicieron con la crisis del 2008, con el argumento de que «estamos mal pero los otros están peor«. También los medios de comunicación en los «otros» países usan el mismo argumento, y usando a España como ejemplo de que todo podía ir peor.
El área más oscura, el precio de la subasta mayorista. A la cual se le añaden los peajes (que varían según la hora del día, recordad, valle, punta y todo eso), rojo tenue. Y sobre esa cantidad, se añade el fardo de las compensaciones del tope al gas, área con el color clarito.
Ahora sí, tenemos el término de consumo que pagan los consumidores. Presentar la línea roja oscura, en esta situación, es completamente ridículo, falsear completamente la noticia.
Que no se interprete que es este mecanismo de tope al gas el que encarece los precios. De hecho, sin él, serían aún más caros porque la subasta marginalista se dispararía.
Al final, la compensación al gas ha crecido incluso por encima del propio coste de la electricidad topado. Este gráfico es la evolución del precio medio diario del área rojo clarito de ahí arriba.
¿Y por qué?
Por dos razones. Porque el precio (spot) del gas natural está enloquecido, más de 20 veces por encima de lo que era normal antes de que empezase este horror (aunque parte del gas que consumen las eléctricas son con contratos a largo plazo, cuánto y a qué precio, os ruego compartáis la información de la que dispongáis porque es la pregunta del puto millón de europatacones).
Y porque en verano la producción de la eólica es poca (calmas anticiclónicas, como ya hemos dicho tantas veces); los embalses se vaciaron el pasado invierno y no ha llovido un carajo esta primavera para rellenarlos y, por lo tanto, no hay caudal ni salto para turbinar; y la fotovoltaica no produce una puta mierda incluso ahora que es su mejor momento. Como mucho, da para rebajar el precio de la subasta en las horas centrales del día.
Insistiré una y otra vez: se meterá más pasta en fotovoltaica, pero es la eólica la que produce en serio. Cuando arranquen los molinos al inestabilizarse la atmósfera, los precios bajarán. Con los molinos parados y la fotovoltaica a tope, los precios han estado disparados.
Todo eso es preferible, en vez de subir un pantallazo, que lo consultéis en la propia página de REE (excelente, REE es una muestra de cómo una empresa (semi-) pública puede ser un ejemplo y referente mundial, pues integrar el mix español no es precisamente sencillo).
La mirada del mendigo 
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