El nivel de industrialización que tiene lugar en la sociedad actual, cada vez más elevado y complejo, aunque localizado únicamente en unas zonas de la Tierra, ha desembocado en el desarrollo y la aplicación de nuevas energías a añadir a las convencionales: las energías renovables o alternativas.
Los recursos energéticos tienen una relación directa con la economía, el medio ambiente y el bienestar social, por lo que toda sociedad que pretenda consolidarse en el panorama socioeconómico mundial debe garantizar un suministro eficaz de energía, así como la disposición de recursos con suficiente densidad energética para poder “mover” sus maquinas y motores. Buena prueba de ello fueron los acontecimientos políticos asociados al aumento del consumo del petróleo durante el siglo XX.
Considerando la energía como el combustible de la economía, es lógico entender que su crecimiento es el principal factor que favorece la demanda energética. El objetivo actual pasa por mantener economías que utilicen menos energías, mediante su diversificación y la aplicación del concepto de desarrollo sostenible.
De los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) depende la mayor parte de la industria y el transporte en la actualidad. El carbón se ha formado a partir de restos vegetales terrestres, mientras que el gas natural y el petróleo lo han hecho a partir de organismos acuáticos. Todos ellos son productos de la energía solar, ya que la fotosíntesis permite a las plantas aprovechar la radiación solar y los animales se alimentan de estas plantas.
Se ha convenido en aceptar que estos combustibles son fuentes de energía no renovables, en el sentido que se agotan a un ritmo muy superior al que se han formado. Otra fuente no renovable es el uranio, ya que se encuentra de forma limitada. En este caso, sus impactos ambientales están relacionados con la emisión de residuos radiactivos, mostrando importantes repercusiones.
Por otra parte, las energías renovables, que son energías que se producen de forma continua y son inagotables a escala humana, no
consumen recursos finitos, y causan menos impactos medioambientales que los combustibles tradicionales. Entre ellas destacan: hidroeléctrica, solar, geotérmica, eólica, biomasa, biogás, etc.
Son conocidas las consecuencias ambientales derivadas del uso de los recursos energéticos fósiles o convencionales. Si se une el hecho de que la población mundial va en aumento, la tendencia es consumir cada vez más energía, lo que implica un mayor impacto sobre el medio ambiente. En la figura 1 se muestra el consumo energético desde 1970 y una proyección hasta el 2020 (20).
Fig. 1. Consumo mundial de energía y estimación hasta el año 2020
2.1.1 Recursos energéticos y sus reservas
Durante las últimas décadas, el consumo de combustibles fósiles ha aumentado considerablemente. El problema es que sus reservas son limitadas, lo que implica el desarrollo perentorio de tecnologías alternativas. En la tabla 1 se muestran las reservas, producción y consumo de petróleo (en millones de toneladas) correspondientes al año 2000.
0.0 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Año C ons um o ( G te p) 1970 1975 1980 1985 1990 1997 2005 2010 2015 2020
Tabla 1. Reservas, producción y consumo de petróleo (en 106 toneladas) en el año 2000
Reservas Producción Consumo (106 t) % (106 t) % (106 t) % África 10,350 7.24 364.0 10.02 116.6 3.35 América 21,770 15.23 1,101.5 30.33 1,275.0 36.59 Asia – Oceanía 6,000 4.20 372.5 10.26 958.7 27.51 Europa 2,605 1.82 329.0 9.06 753.2 21.62 Oriente Medio 93,260 65.26 1,082.0 29.79 208.0 5.97 Antigua URSS 8,910 6.24 382.6 10.54 172.8 4.96 Total Mundial 142,895 3,631.6 3,484.3
Considerando unas reservas de petróleo de 142,895 millones de toneladas y un consumo anual de 3,484.3 millones de toneladas, se estima que el petróleo, al menos el que hoy en día se considera tecnología y económicamente extraíble, se agotará en unos 41 años. Como puede observarse en la tabla anterior, Oriente Medio dispone prácticamente de unas dos terceras partes de las reservas mundiales de petróleo, lo que implica que muchos países industrializados dependan de ellas mientras no se invierta en la investigación y el desarrollo de energías alternativas que eviten los mercados cautivos.
2.1.2 Combustibles fósiles y emisiones
Una de las consecuencias directas del uso de las energías de origen renovable es la reducción de las emisiones de CO2, NOx y SOx, lo que supone minimizar los efectos del calentamiento global y de la lluvia ácida. En el caso de la emisión de CO2, no todos los recursos fósiles son igualmente contaminantes. Como se puede observar en las siguientes reacciones de combustión, para generar la misma cantidad de energía, el carbón (considerado como carbono) es el combustible que desprende más CO2, seguido de petróleo (entendido como hexano) y gas natural (metano).
carbón:
10.6 C + 10.6 O2→ 10.6 CO2 + 1,000 kcal
petróleo:
gas natural:
4.7 CH4 + 9.5 O2→ 4.7 CO2 + 9.5 H2O + 1000 kcal
A la vista de los resultados, una solución puede ser incrementar el uso del gas natural en detrimento del carbono y del petróleo, en centrales de ciclo combinado en las que, además, la eficiencia energética aumenta considerablemente. Todo ello sin olvidar la aplicación de las energías de origen renovable (20).
El impacto que causa el uso de las energías no renovables no se produce únicamente durante su consumo, sino que todas las etapas de su ciclo de vida (desde que se extrae el recurso hasta que se utiliza la energía generada) son contaminantes, tal y como se muestra en la figura 2. Entre los principales daños producidos sobre el medio ambiente destacan las emisiones atmosféricas, la contaminación de aguas y la generación de residuos sólidos; además de otro tipo de impactos: degradación del suelo, ruido, impactos paisajísticos, etc.
Extracción
del recurso Transporte
Planta de generación Transporte Consumo de energía Impacto ambiental Impacto ambiental Impacto ambiental Impacto ambiental Impacto ambiental Impacto ambiental
2.1.3 Energía en España
El consumo de energía primaria (energía que se obtiene directamente en un yacimiento de la naturaleza) en los últimos 3 años se incrementó un 4.1% respecto al del año anterior, debido al crecimiento de la demanda de los sectores consumidores finales, un 3.6%, y a la baja producción hidroeléctrica del conjunto del año, que obligó a un mayor uso de energías fósiles en generación eléctrica. Esta evolución vino acompañada de un aumento importante de los precios de las energías primarias en los mercados internacionales. Por sectores consumidores finales, se registró un mayor aumento de la demanda energética del transporte y en el sector doméstico y terciario, a pesar de las condiciones climáticas más suaves que los años anteriores.
El consumo energético de la industria creció menos que el índice de producción industrial y con aumentos en gas y electricidad y descenso en productos petrolíferos. Con esta aceleración del crecimiento de la demanda final, el ratio de intensidad energética final continuó su tendencia al alza de los últimos años. También creció el ratio de intensidad energética primaria respecto a los años anteriores, influenciado por la menor generación hidroeléctrica citada y a pesar de la entrada en operación de los nuevos grupos de gas de ciclo combinado de alto rendimiento relativo y del creciente peso de otras energías renovables como la eólica.
Con respecto al consumo de energía final en España durante 2005, incluyendo el consumo final de energías renovables fue de 154,055 Kilotoneladas equivalentes de petróleo, Ktep, (una tonelada equivalente de peroles, tep, se define como 107 kilocalorías), un 2.1 % superior al del año anterior (50).
Esta tasa, inferior a la registrada en el año anterior, se debió a la actividad económica y a que las condiciones climáticas fueron más suaves, tanto en verano como en los últimos meses del año.
Por sectores, se produjo una significativa aceleración del crecimiento de la demanda energética en el transporte y en los sectores residenciales y terciario, mientras la demanda de la industria ha ralentizado su crecimiento, por debajo del aumento del Índice de Producción Industrial. El mayor crecimiento de la demanda se registró en el sector residencial y terciario a
pesar de registrarse temperaturas medias más suaves que las del año anterior.
La demanda de energía eléctrica aumentó un 4.2% en 2004, tasa superior al crecimiento del conjunto de energías finales pero inferior a la del año anterior, por las causas generales citadas. En relación con los combustibles, hay que destacar los crecimientos del 7.8% en el consumo final de gas y del 2.5% en consumos finales de productos petrolíferos, debido a las condiciones climáticas y al mayor crecimiento citado de la demanda del transporte. En este apartado destaca el aumento del 10.9% en el consumo de querosenos de aviación, reflejando un crecimiento acelerado del transporte aéreo en los dos últimos años, tras la ralentización de 2001 y 2002.
Destaca también el aumento del 6.9% en gasóleos A y B, aunque por debajo del año anterior, mientras la demanda de gasolinas ha bajado un 4.1%. En la tabla 2 se indica el consumo de energía final y en la tabla 3 el consumo de energía primaria.
Tabla 2. Consumo de energía final
2003 2004 2004/03
Ktep. Estruct. Ktep. Estruct. %
CARBON 2,436 2.4 2,405 2.3 -1.3 PRODUCTOS PETROLÍFEROS 60,082 59.6 61,574 59.0 2.5 GAS 15,601 15.5 16,812 16.1 7.8 ELECTRICIDAD 19,040 18.9 19,838 19.0 4.2 RENOVABLES 3,667 3.6 3,805 3.6 3.8 TOTAL 100,826 100.0 104,434 100.0 3.6 Fuente: (50)
Tabla 3. Consumo de energía primaria
Fuente: (50)
2003 2004 2004/03
Ktep. Estruct. Ktep. Estruct. %
CARBÓN 20,461 15.0 21,034 14.8 2.8 PETRÓLEO 69,313 50.8 71,055 50.0 2.5 GAS NATURAL 21,254 15.6 24,672 17.4 16.1 NUCLEAR 16,125 11.8 16,576 11.7 2.8 HIDRÁULICA 3,533 2.6 2,714 1.9 -23.2 OTRAS ENERGÍAS RENOVABLES 5,688 4.2 6,268 4.4 10.2
SALDO ELECTR. (Imp.-Exp.) 109 0.1 -261 -0.2
TOTAL 136,482 100.0 142,056 100.0 4.1
2.1.4 Plan de energías renovables en España 2005-2010
España mantiene desde hace tres lustros un notorio crecimiento en la demanda energética. La creciente y excesiva dependencia energética exterior (alrededor del 80% en los últimos años) y la necesidad de preservar el medio ambiente, obligan al fomento de formulas eficaces para un uso eficiente de la energía y la utilización de fuentes limpias. Por tanto, el crecimiento sustancial de las fuentes renovables, junto a una importante mejora de la eficiencia energética, responde a motivos reestrategia económica, social y medioambiental.
El plan de Energías Renovables en España (PER) 2005-2010 constituye la revisión del Plan de Fomento de las energías Renovables en España 2000-2010 hasta ahora vigente. Con esta revisión, se trata de mantener el compromiso de cubrir con fuentes renovables al menos el 12% del consumo total de energía en 2010, así como de incorporar los otros dos objetivos indicativos (29.4% de generación eléctrica con renovables y 5.75 % de biocarburantes e transporte para ese año) adoptados con posterioridad al anterior plan.
2.1.4.1 Definición de objetivos energéticos del Plan
De acuerdo con el análisis del contexto energético general y sus perspectivas de evolución, de las posibilidades de desarrollo de cada área, y del objetivo global sobre consumo de energías renovables, al menos el 12% del consumo total de energía en 2010, así como de los otros dos objetivos indicativos para el año 2010, un 29.4% de generación eléctrica con renovables y un 5.75% de biocarburantes sobre el consumo de gasolina y gasóleo del transporte, se han definido los objetivos de desarrollo de cada una de las fuentes renovables desde la situación actual hasta el año 2010.
La tabla 4 recoge, de forma sintética, la situación de las energías renovables en España a finales de 2004 y el resumen de los nuevos objetivos del Plan de Energías Renovables para 2010, divididos en tres grandes bloques, uno para las áreas de generación eléctrica, otro para los usos térmicos de las energías renovables, y otro para los biocombustibles utilizados como carburantes en el sector transporte, biocarburantes.
Estos objetivos suponen, de acuerdo con los datos del Escenario PER seleccionado, una contribución de las fuentes renovables del 12.1% del consumo de energía primaria en el año 2010, una producción eléctrica con estas fuentes del 30.3% del consumo bruto de electricidad y un consumo de biocarburantes del 5.83% sobre el consumo de gasolina y gasóleo previsto para el transporte en ese mismo año.
Destaca la importante contribución prevista de la energía eólica, que eleva hasta 20,155 MW el objetivo de potencia instalada en 2010, con una producción estimada de 45,511 GWh en ese año.
Se elevan también de forma importante los objetivos de biocarburantes, desde 0.5 millones de tep que contemplaba el Plan de Fomento, a 2.2 millones de tep en 2010, la solar fotovoltaica, que ahora sitúa su objetivo en 400 MW instalados, para el año 2010, solar termoeléctrica, que eleva su objetivo a 500 MW y biogás.
Con respecto a la biomasa hay que hacer la diferenciación entre la destinada a generación de electricidad y la de usos térmicos. En la primera, el objetivo de crecimiento en el periodo 2005-2010 se sitúa en 1,695 MW, para cuyo desarrollo se cuenta, entre otros, con 3 elementos:
La puesta en marcha de un programa de co-combustión, para la combustión conjunta de biomasa y carbón en centrales existentes de este combustible fósil.
Un sensible incremento de la retribución a la electricidad generada en instalaciones de biomasa eléctrica, que se propone.
La ya existente Comisión interministerial de la Biomasa, cuyo funcionamiento se espera dinamice el mercado potencial.
Por lo que respecta a la biomasa térmica, el objetivo de incremento hasta 2010 asciende a 583 ktep y para ello se cuenta, entre otras actuaciones, con mejorar la logística de suministro de los residuos y con una nueva línea de apoyo a la inversión a fondo perdido que se propone.
2.1.4.2 Análisis de objetivos
A finales de 2004, el consumo global de energías renovables en España aumentó en dos millones setecientas mil toneladas equivalentes de petróleo (tep) anuales, un crecimiento significativo aunque insuficiente para alcanzar los ambiciosos objetivos fijados en el Plan de Fomento de las Energías Renovables en España 1999-2004. Por tal motivo el PER en España 2005-2010, contempla un análisis de objetivos por áreas con la finalidad de distribuir de manera diferente los esfuerzos de manera que sea posible la consecución del objetivo global, que propone que:” las fuentes de energías renovables cubrieran como mínimo el 12% de la demanda total de energía primaria”.
El PER propone un análisis de objetivos por áreas técnicas, es decir, para cada una de las energías renovables: eólica, hidroeléctrica, solar térmica, solar fotovoltaica, biomasa y biogás.
Tabla 4. Situación de las energías renovables en España
Situación en 2004 Objetivo de incremento 2005-2010(2) Situación objetivo en el año 2010
Potencia (MW) Producción (GWh) Producción en términos de Energía Primaria (ktep) Potencia (MW) Producción (GWh) Producción en términos de Energía Primaria (ktep) Potencia (MW) Producción (GWh) Producción en términos de Energía Primaria (ktep) Generación de electricidad Hidráulica (≥50 MW)(3) 13,521 25,014 1,979 0 0 0 13,521 25,014 1,979 Hidráulica (Entre 10 y 50 MW) 2,897 5,794 498 360 687 59 3,257 6,480 557 Hidráulica (≤10 MW) 1,749 5,421 466 450 1,271 109 2,199 6,692 575 Biomasa 344 2,193 680 1,695 11,823 4,458 2,039 14,015 5,138 Centrales de biomasa 344 2,193 680 973 6,787 2,905 1,317 8,980 3,586 Co-combustión 0 0 0 722 5,036 1,552 722 5,036 1,552 R.S.U. 189 1,223 395 0 0 0 189 1,223 395 Eólica 8,155 19,571 1,683 12,000 25,940 2,231 20,155 45,511 3,914 Solar fotovoltaica 37 56 5 363 553 48 400 609 52 Biogás 141 825 267 94 592 188 235 1,417 455 Solar Termoeléctrica - - - 500 1,298 509 500 1,298 509
TOTAL ÁREAS ELÉCTRICAS 27,032 60,096 5,973 15,462 42,163 7,602 42,494 102,259 13,574
Usos térmicos
Biomasa
m2 Solar t.
baja temp. (ktep)
m2 Solar t. baja temp. (ktep) m2 Solar t. baja temp. (ktep) 3,487 583 4,070
Solar térmica de baja temperatura 700,805 51 4,200,000 325 4,900,805 376
TOTAL ÁREAS TÉRMICAS 3,538 907 4,445
Biocarburantes (Transporte)
TOTAL BIOCARBURANTES 228 1,972 2,200
TOTAL ENERGÍAS RENOVABLES 9,739 10,481 20,220
CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA (ktep)
(Escenario Energético: Tendencial /PER) 141,567 167,100
Energías Renovables/Energía Primaria (%) 6.9% 12.1%
El tratamiento de residuos biodegradables: ganaderos, de lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR), de efluentes industriales y de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (RSU), mediante digestión anaerobia ha sido una de las principales líneas de investigacion de la Cátedra la Cátedra de Ingeniería Sanitaria y Ambiental de la Universidad Politécnica de Madrid. Como se sabe, en este proceso se obtiene como subproducto al biogás, el cual ha adquirido desde hace unos años un gran interés desde el punto de vista de las energías renovables, debido a su posible aprovechamiento energético. Ante tales hechos surgió la necesidad de realizar una investigación más profunda. Es por ello que en el Plan de Energías Renovables (PER) en España 2005-2010, nos centraremos en el tema del biogás.
Biogás
Aunque los objetivos fijados en su día por el Plan de Fomento para esta área fueron modestos, durante los últimos años su crecimiento ha sido muy superior al inicialmente previsto.
De acuerdo con la evolución registrada hasta la fecha y con los análisis llevados a cabo para la elaboración de este Plan de Energía Renovables 2005- 2010, el objetivo establecido para el área supone un incremento de la potencia instalada durante ese periodo de 94 MW, con una producción de electricidad asociada a ese incremento que asciende en 2010 a 592 GWh, y se traduce, en términos de energía primaria en 188 ktep adicionales.
La distribución indicativa por Comunidades Autónomas, del objetivo de incremento global durante el periodo 2005-2010 aparece recogida en la tabla 5 que se muestra a continuación. A este respecto, debe hacerse notar que dicha distribución se ha hecho considerando criterios de localización del recurso, tanto en lo que se refiere a la localización de la cabaña ganadera como a la distribución de población o la presencia de industrias generadoras de residuos industriales biodegradables.
Tabla 5. Distribución indicativa por Comunidades Autónomas
CCAA Objetivo de incremento 2005-2010 (tep) Andalucía 26,480 Aragón 6,487 Asturias 5,323 Baleares 8,100 Canarias 5,650 Cantabria 3,708 C-León 14,358 C-La Mancha 5,834 Cataluña 40,920 Extremadura 3,890 Galicia 6,817 Madrid 18,842 Murcia 13,472 Navarra 6,472 La Rioja 4,705 C. Valenciana 11,449 País Vasco 5,492 TOTAL 188,000 Fuente: (52)
En la tabla 6 se recogen los objetivos energéticos propuestos por el tipo de residuo empleado para la producción de biogás, que corresponden como en el caso anterior, al incremento de energía primaria durante el periodo 2005- 2010.
Tabla 6. Tipo de residuo empleado
PER 2005-2010
Recursos (tep)
Residuos ganaderos 8,000 Fracción orgánica de RSU 110,000 Residuos industriales biodegradables 40,000 Lodos de depuración de ARU 30,000
Aplicaciones (tep)
Aplicaciones eléctricas 188,000
Fuente: (52)
2.1.4.3 Las medidas para el cumplimiento del Plan
El adecuado cumplimiento de los objetivos establecidos en este Plan requiere como es lógico, el mantenimiento y/o la puesta en marcha de un con- junto de medidas en las diferentes áreas.
Con carácter general y por lo que se refiere a la generación de electricidad, cabe señalar que el principal apoyo que reciben y se prevé que reciban, las energías renovables es el derivado del sistema de primas vigente en nuestro país.
Tal y como se detalla en el apartado correspondiente a financiación, en conjunto el Plan supone una inversión durante el periodo 2005-2010 de 23,599 millones de euros, con un volumen total de apoyos a las energías renovables de 8,492 millones, de los 3,536 millones corresponden a ayudas publicas en sentido estricto, con cargo a los Presupuestos Generales de Estado, en parte vía ayudas a la inversión y en parte por incentivos fiscales a la producción de biocarburantes, y 4,956 millones de euros representan el apoyo total durante el periodo a la generación de electricidad con renovables a través del sistema de primas.
Medidas por áreas: biogás
El progreso experimentado por esta área durante los últimos años, con ser importante, presenta puntos débiles que deben ser tenidos en cuenta. Así, como ha quedado patente en los análisis llevados a cabo en el marco de este Plan, el avance se ha producido de forma prácticamente única mediante el desarrollo de proyectos ligados a la desgasificación de vertederos, mientras que el uso energético de biogás producido a partir de otro tipo de residuos ha experimentado pocos avances. Y esto es especialmente cierto en el caso del tratamiento de los residuos ganaderos por digestión anaerobia.
Para alcanzar los objetivos establecidos en el área de biogás se ha identificado una serie de medidas, de entre las que cabe señalar como más importantes el mantenimiento del nivel retributivo vía primas a la electricidad generada con esta fuente.
El principal apoyo público para el desarrollo del sector viene de la mano de la prima eléctrica. El valor acumulado de las primas a percibir entre 2005 y 2010 por las instalaciones de generación de electricidad con biogás puestas en marcha en ese periodo asciende a 49.4 millones de euros, y el importe anual en 2010 de las primas asociadas a las nuevas instalaciones, puestas en marcha durante la vigencia del Plan, se sitúa en 18.6 millones de euros.
Primas a la producción de electricidad con renovables
Los incentivos a la producción de electricidad con energías renovables, a través del sistema de primas y precios fijos regulados, constituyen el principal mecanismo de apoyo al desarrollo de estas fuentes y, a través del Régimen Especial de generación eléctrica viene siendo regulado desde hace más de dos décadas por diferente normativa y repercutido en los costes del sumistro