Economia de la energia master urjc

ECONOMÍA DE LA ENERGÍA : Alternativas para el siglo XXI y más allá.

Profesorado

Ignacio Mauleón.

- Doctor en Economía por la London School of Economics.

- Economista del cuerpo superior de Titulados del Servicios de Estudios del Banco de España.

- Catedrático de Fundamentos del Análisis Económico. Universidad Rey Juan Carlos, Madrid.

Presentación

El curso pretende ofrecer una panorámica de los problemas económico-energéticos, y sus posibles soluciones. Se presentan razonamientos y documentación, para que el alumno forme su propias opiniones, más allá de posiciones apasionadas pero con insuficiente base. Comienza con una breve perspectiva histórica, y una descripción más detallada de las peculiaridades de los mercados energéticos. A continuación se revisan las fuentes principales de energía, empezando por los combustibles fósiles -carbón, petróleo, gas-, y se evalúan sus principales problemas frente a su principal ventaja. La alternativa nuclear y sus pros y contras se analiza a continuación. A la opción renovable se dedica gran parte del curso. Se destaca su gran variedad de fuentes, y el importante cambio de modelo energético y económico que implican, concretado en el desarrollo de redes de distribución inteligentes descentralizadas, y la posibilidad que ofrecen de introducir la competencia y eficiencia en un mercado concentrado.

Temario.

1-. Introducción.

- Cuestiones básicas sobre energía. Perspectiva histórica. Descripción del curso.

I-. Primera parte: la agonía de los combustibles fósiles (o sucios ).

2-. Un panorama.

- De Maltus, al agotamiento de los recursos y los conflictos por su control. El problema climático.

3-. Carbón.

- Características como fuente energética. Abundancia, implicaciones climáticas y soluciones, distribución desigual.

4-. Petróleo: el conflictivo fin de algo que se acaba.

- El mercado mundial. Características y riesgos (políticos, ambientales, militares, etc..). Reservas y descenso de la oferta ('peak oil').

5-. Gas. La posible alternativa.

- Características energéticas. Oferta mundial, y riesgos. ¿Una alternativa al petróleo?.

6-. ¿El fin de los combustibles fósiles?.

- Reservas inciertas, riesgos, y nuevos yacimientos. Dificultad de las alternativas.

II-. Segunda parte. Intentos de solución.

7-. La opción nuclear.

- Características y costes económicos directos. ¿Una opción ecológica?: costes y riesgos encubiertos.

III-. Tercera parte. Las renovables: la opción de futuro.

8-. Un panorama.

- Propiedades generales de las renovables: ventajas y limitaciones.

9-. Diversidad y sus ventajas. Las distintas fuentes y su competitividad.

- Hidráulica, eólica, solar, bio masa.

- Otras: geo termal, maremotriz, etc.

10-. Una propuesta de solución permanente.

- La (R)Evolución Energética.

- Transformación del diseño energético y del modelo económico.

Referencias

-Energy (R)evolution / European Commission report 4. (reediciones anuales).

-The political economy of world energy: an introductory textbook, F. Banks, World Scientific. (2007)

Economía de la Energía: Alternativas para el siglo XXI y más allá.

Prof. Ignacio Mauleón Torres.

Catedrático de Fundamentos del Análisis Económico.

Universidad Rey Juan Carlos (MADRID).

Introducción y Panorama.

- Contexto general: * Recursos fósiles finitos -v.s.- crecimiento continuo.

* Historia: Inicio humanidad (0) - Rev. Industrial (1800) - Actualidad (2011) - Futuro?.

* Cambio climático.

- Características fundamentales de la energía.

* Usos: electricidad, transporte, calor.

* Demanda muy variable: ciclo diario, estacional, tendencial; parcialmente predecible.

* Electricidad no almacenable: ajuste mercado en tiempo real.

* Escasa competencia; ¿monopolio natural?.

-Temario cursillo: 0-. Introducción - Panorama.

1-. Fósiles

- Panorama.

A - Carbón.

B - Petróleo.

C - Gas.

2-. Nuclear.

A - ¿Fin de los fósiles? - ¿Nuclear?.

B - La opción nuclear.

3-. Renovables.

A - Panorama.

B - Diversidad de fuentes y tipos.

b.1- Eólica.

b.2- Solar.

b.3- Hidráulica.

b.4- Biomasa - biofuel.

b.5- Geotermal.

b.6- Otras (maremotriz, hidrógeno, ... ).

C - La solución renovable.

- Referencias: European Energy Review.

International Energy Agency (OCDE).

European Commission (www.ec.europa.eu/energy/index).

European Renewable Energy Council (EREC- www.erec.org).

Panorama General.

- Agotamiento. * Reservas ¿probadas?.

* Pico de producción ('Peak oil', 'Peak coal', ... ).

* No convencionales.

- Contaminación. * Diferencias por combustible.

* Carbon Capture and Storage (CCS).

- Concentración => Riesgo de abastecimiento.

- Desequilibrios económicos (déficit, superávit).

A-. Carbón.

- Aspectos energéticos: * Energía 'no despachable' ('not dispatchable', o, 'Stop-Go').

* Carga base de la electricidad

* Calor (hoy sólo industrial).

-Medio ambiente: * Altamente contaminante: todos los Green House Gases (GHG).

* Calentamiento, lluvia ácida ('acid rain'), problemas respiratorios.

-Eliminación: * Captura y almacenamiento del CO2 ( 'Carbon Capture and Storage' (CCS)).

# Captura, transporte, almacenamiento: caro.

# Fase de estudio, financiada por los poderes públicos.

* Reforestación. Bosques, 'almacenes de CO2' temporales.

- Reservas: * Más abundantes y distribuidas que otros fósiles.

* 'Pico de producción': 30 ~ 40 años.

-Rentabilidad * Coste alto de instalación ('costes fijos').

# Pérdida alta por parada ('no despachable').

# Muy subvencionada desde su inicio (fiscalidad, reconversión, CCS).

BP Statistical Review of World Energy

© BP 2011

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B-. Petróleo.

- Aspectos Generales: * Historia.

* Usos.

* Concentración de la oferta.

* Mercado mundial. Oligopolio.

* Mercado al contado y de futuros.

* Perturbaciones, inflación, volatilidad.

- Problemas: * Pico de producción ('peak oil').

* Riesgos geo-políticos.

* Costes ambientales.

-Caída de la oferta: * Moderada, transitoria.

* Permanente.

-Paliativos: * Transporte terrestre.

* Transporte marítimo.

* Transporte aéreo.

* Cambio modelo económico (FMI).

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© BP 2011

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© BP 2011

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© BP 2011

C. Gas.

- Funcionamiento : * Eficiencia (CCC, 50%~60%).

* 'Despachable' -'stop and go'-.

* Versátil - calor, transporte, elec. -.

- Construcción sencilla : * Tamaño adaptable.

* Plazo corto.

* Costes iniciales no altos. -costes fijos/costes variables bajos-.

* Baja incertidumbre.

- Almacenamiento y transporte : * Complejidad.

* Gaseoductos => contratos bilaterales de suministro.

* Liquified Natural Gas (LNG). Mercado mundial más competitivo.

- Reservas : * Más abundantes y distribuidas pero ... .

* Elevada incertidumbre.

- Riesgos : * Políticos - Mayor poder oferentes.

* Ambientales.

- Gas no convencional : * Perforación vertical y horizontal -'Hydraulic frackturing', o 'fracking'-.

* Reservas importantes pero muy inciertas. 'Pico del gas', rápido.

-¿engaño inversores?-.

* Costes altos y menor eficiencia

# -'Energy Return on Investment (EROI)'-.

* Mayor emisión de CO2.

- Evaluación resumen Gas * Complemento a renovables -temporal !-.

* Centrales reconvertibles para biomasa.

* Fósil.

* Bio-masa, Hidráulica, propiedades deseables similares.

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© BP 2011

2. A. En perspectiva.

- ¿El fin de los combustibles fósiles?. * Reservas, 'Pico de producción', Demanda.

* Riesgos: Políticos, Económicos, Ambientales.

* ¿Soluciones?

# CCS, Reforestación.

# Fósiles no convencionales.

=> No sostenible.

- Alternativas. * Opción Nuclear.

* Mercado de emisiones de CO2.

2 B. La opción nuclear.

- ¿Opción o espejismo?. * 'too cheap to meter' => 'too expensive to matter' .

* Einstein: 'esa forma tan compleja de hervir agua'.

* ¿Opción ecológica?.

- Características. * No es 'despachable'. Proximidad a reservas de agua.

* Costes: Plantas de gran volumen.

# Plazos largos.

# Desembolsos iniciales altos.

* => producción de electricidad. Carga base.

* 15% ~20% energía final. Caso Francés.

* Vida útil 40 ~50 años. Coste desmantelamiento.

* No emiten CO2.

* Residuos.

# Almacenamiento. Radioactividad hasta 10.000 años.

# Procesamiento para reutilización.

# Armamento militar.

- Ventajas. * No emiten CO2, pero:

# Generan residuos.

# refrigeración.

* Independencia energética.

# Concentración oferta.

# Fósil

- Desventajas. * Coste.

# Apoyo estatal siempre.

# Programa militar.

# Coste externalizados: residuos, desmantelamiento, accidentes.

* Seguridad.

# Causas accidentes impredecibles.

# Errores humanos, complejidad.

* Residuos.

# Almacenamiento.

# Reutilización.

# Usos militares.

* Proliferación. Asimetría.

* Reservas. Alta concentración. Pico producción.

* Falta de competitividad del mercado energético.

# Apoyo público.

# Red centralizada. Sólo compatible con grandes empresas.

* Freno a otras energías.

# Destino de ayudas públicas.

# Red de distribución incompatible.

# Modalidad carga base: alta generación renovable, se pierde.

- Balance. * Ninguno de los problemas señalados se ha resuelto -Informe MIT-.

* 'Renacimiento': salvación 'in-extremis'.

* España.

# Nuevas no disponible hasta 8-10 años.

# Parque actual, 10 años útiles.

* Única discusión lógica:

# ¿Se pueden cerrar ya?.

# Mix futuro Gas - Renovables.

Ignacio

Nota adhesiva

Europa cerca de 150 North America: 120 Japón, 54 Total, 424 Es decir, en 3 zonas prácticamente todo

Ignacio

Nota adhesiva

con 20 o 25 años de antigüedad el 80% fácilmente, de modo que o se empieza a construir rápido, o simplemente la industria está condenada a su desaparición; pero es obvio: hay menos interés militar, y son caras, pues ya está. (y quizá no sea por la caída del telón de acero, sino porque hay otras opciones militares: la guerra 'inteligente', aviones no tripulados, bombas guiadas, ataques cibernéticos, ... (no es la primera vez que un tipo de armamento se abandona, recordemos el caso de las armas químicas)

Ignacio

Nota adhesiva

total, 65 es decir, una tasa de reposición insuficiente, pues van a empezar a 'caer como moscas', y casi todos en China y Rusia.

3.A. Panorama renovables.

- Flujo. * <=> 'stock' -fósiles-.

* Inagotables. ¿Suficientes?.

* Dificultad de almacenamiento.

* Control más complejo.

- Variabilidad. * sólo parcialmente predecibles.

* Escasa 'despachabilidad' individual.

* Compensación - control - # Diversidad.

# Extensión geográfica.

# Almacenamiento.

- Alta oferta. * No restricciones al crecimiento.

* Posibles limitaciones por disponibilidad de minerales necesarios

para paneles y aerogeneradores.

- Costes. * Operación y mantenimiento (O&M) bajos.

* Combustible, coste nulo.

* Instalación: altos.

* => ratio 'Costes Variables / Costes Fijos' muy bajo.

# => Funcionamiento poco interrumpido => Acusada mayor rentabilidad.

- Otros aspectos. * Independencia energética. # Seguridad de la oferta.

# Reducción déficit exterior.

* Riesgos nulos de accidentes.

* No contaminantes. # Ahorro directo en salud.

# Cumplimiento compromisos internacionales.

- Relevancia. * Instituciones que apoyan activamente.

# Ejércitos USA y Alemán.

# Gobiernos de Alemania, Japón, Australia - principalmente -.

* Oportunidad: nueva fuente de crecimiento para salir de la crisis.

* Cumbres climáticas: foros de contratos renovables en la práctica.

3.B. Diversidad de fuentes - Tipos.

- Eólica * Propiedades técnicas

# Generación lejos de puntos de consumo.

# Proporcional - al cubo de la velocidad.

- al cuadrado del radio de la pala.

=> altura

* Propiedades económicas.

# Costes - altos por tamaño aerogenerador.

- Curva de aprendizaje ya estable.

# Reducción de costes transmisión => parques => medianas y grandes empresas.

* Tipos # Terrestre.

- Más explotada. Mejores localizaciones ya ocupadas en muchos países.

- Almacenable con la hidráulica.

# Marina 'offshore'.

- Flujo viento más estable y continuo => mayor eficiencia.

- Coste de construcción aumenta mucho.

- Plataforma marina poco profunda: Norte de Europa.

- En estudio: a) plataformas más profundas, b) flotantes.

# Mini eólica.

- Por desarrollar. Gran potencial junto a la FV, para suministro aislado,

y autoconsumo.

Ignacio

Nota adhesiva

horas, mes, 673 horas

- Solar * Más constante y predecible que la eólica.

* Foto voltaica (FV).

# La más extendida. Crecimiento del 25% promedio 2005-2010.

# Luz solar directa o difusa -incluso nublado -.

# Reducción de costes muy rápida en 4 o 5 años.

# Suministro aislado, autoconsumo doméstico e industrial - 'net metering' -.

# Almacenabilidad vehículos híbridos y eléctricos.

# 'Escalable' => particulares, Pymes, y grandes empresas.

=> capacidad de acabar con el sistema oligopolístico actual.

=> muy perseguida por los medios.

* Térmica de concentración -STC, o 'Concentrated Solar Power, CSP'-.

# Proyectos medios o grandes. Plantas de espejos que concentran luz - y calor -, en una torre.

# Sol directo - requisito-.

# Almacenable - 10 a 15 horas-.

# Teconología 'mini': discos 'Stirling' . Rentabilidad en estudio.

* Térmica. Calor - calefacción, agua caliente -.

Ignacio

Nota adhesiva

4 Gw en 2005, y 30 sólo en Alemania en 2012 !!

- Hidráulica. * Usos múltiples. # Consumo urbano.

# Riego agrícola.

# Regulación cauces fluviales.

# Energía 'despachable' => complemento óptimo para renovables variables.

* Mega -grandes presas-. # Costes muy altos y períodos dilatados para la construcción.

# Riesgos por accidentes geológicos.

# Desplazamiento población.

# Costes ambientales.

# Recomendación WWF: sólo si otras opciones no son suficientes.

* Mini - hidráulicas. #Capacidad instalada tanto o más que la 'mega'.

# Costes de todo tipo muy reducidos en relación a las mega-presas.

# Vulnerabilidad a las sequías.

# Favorece a Pymes => mayor competencia y eficiencia.

- Bio * Gran variedad. # Transporte y generación de electricidad.

# Despachable.

* Bio masa. # Residuos forestales, agrícolas, ...

# Plantaciones - compite con alimentos ... .

# combustión, electricidad. Produce CO2, pero antes las plantas lo han retirado.

=> CO2 neutral.

* Bio gas. # Descomposición de residuos - urbanos, agrícolas.

# Combustión.

* Bio-fuel. # Transporte: etanol, y bio-diesel.

# Vehículos híbridos: electricidad -posiblemente renovable-

+ bio fuel.

- Geotermal. * Poca profundidad -en uso comercial; calor radiante-.

* Alta profundidad. # Perforación hasta alcanzar temperaturas altas y espacios libres.

# Inyección de agua y recuperación.

# Alto potencial. En fase de estudio .

- Otras. * Maremotriz: mareas, olas. Muy constante y predecible -en estudio-.

* Hidrógeno. # Inestable, EROI menor que uno, produce CO2 en algunos procesos-.

# en estudio.

3.C. Solución renovable - Energy (R)evolution.

* Salida de la crisis: # No bastan políticas macroeconómicas => cambio de modelo.

# Renovables: Parte del plan industrial necesario para superar la crisis

y posicionarnos en el futuro.

# Debe ser un plan europeo.

# Pueden posicionarse como líderes otras economías en las que están

despegando rápidamente.

* Basado en: # Electricidad: - Fuerte promoción de la eólica y la solar.

- Hidráulica, continuar, especialmente la 'mini'.

# Transporte: - biofuel.

- Electrificación.

# Gestión de la demanda: Reducción de los 'picos'.

* Fuerte inversión en redes. # Macro y micro.

# Interconetadas, entre países y por tipos de redes.

# Generación distribuida - no centralizada -: Muchas fuentes y

localizaciones distintas.

# Inteligentes -'smart'-: Coordinación generación distribuida.

* Adecuación a pequeños y medianos empresarios => Mayor competitividad y eficiencia.

* Gas 'compañero de viaje temporal': Reducción paulatina hasta 2050.

* Otras fuentes - carbón, nuclear -: # Rápida reducción.

# Reservas estratégicas - pequeño volumen-.

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