26.02.2022 - 20:30
La transició energètica en la qual estem immersos ara per ara és centrada en la generació d’electricitat. Però també representa un canvi de model de la gestió l’energia, en què l’emmagatzematge ha de tenir un rol central. Tant és així, que en una entrevista de fa poc, el director general de la multinacional italiana energètica Enel, Francesco Starace, ha dit que som a punt d’assistir a un boom en l’emmagatzematge. A més, amb una tecnologia que ara mateix es considera menor: aixecant i baixant pesos. Les declaracions d’un dels principals responsables del sector elèctric van més enllà: considera que no té cap mena de sentit fer servir l’hidrogen per a l’emmagatzematge energètic, el transport, o l’escalfament de les cases. Diu que l’energia nuclear no té cap viabilitat econòmica i reconeix que el sector energètic ha estat incapaç de solucionar el problema d’emmagatzematge de CO₂.
Les lliçons del gran xoc del sistema elèctric durant la pandèmia
Les paraules de Francesco Starace són importants perquè Enel és la principal companyia elèctrica d’Europa. I malgrat que sigui una companyia italiana –l’estat italià n’és el principal accionista, amb un 24% de les accions–, les seves decisions poden afectar el nostre país, atès que Enel és l’actual propietària d’Endesa. Companyia espanyola que, no ho oblidem, havia adquirit els anys anteriors FECSA (Forces Elèctriques de Catalunya) i HECSA (Hidrolèctrica de Catalunya). La conversa del director general d’Enel al canal Cleaning Up de Michael Liebreich –conegut assessor i impulsor de les energies renovables al sector financer, a més de freqüent polemista a les xarxes socials– proporciona molta informació sobre l’estat actual d’aquest sector i cap a on avança.
El primer fet a ressaltar és l’enorme estrès que ha tingut el sistema elèctric amb la pandèmia. Amb el tancament d’empreses i serveis durant els moments més durs de la crisi de la covid, i l’augment del consum a les cases –on estàvem confinats i treballant remotament– van canviar completament els patrons de consum. Patrons que es preveuen a un i dos dies vista gràcies a complexos algorismes alimentats de dades d’aquests deu anys. Doncs bé, amb la pandèmia, ni els algorismes ni les dades no servien, tot era nou. Els gestors de les xarxes elèctriques havien d’actuar a cegues per poder respondre a la inaudita mena de demanda. Actualment, hem tornat als patrons normals, però s’ha demostrat que les xarxes elèctriques són molt resilients i poden respondre a situacions inesperades sense caure. “Molt més que no et penses quan escoltes a consultors i experts energètics”, arriba a sentenciar sorneguerament Starace.
Però si una altra cosa ha evidenciat aquest episodi, és la necessitat d’emmagatzemar l’electricitat per respondre a la volatilitat, tant de la demanda com de l’oferta. En un model basat en renovables, tenim unes hores concretes de sol, i no podem controlar quant de vent fa. Si hi ha un augment de la demanda, tenim una capacitat molt limitada d’augmentar l’oferta, bàsicament amb energia hidràulica. “Si volem tenir un pes del 60% o 70% de fonts renovables en el sistema elèctric de manera constant al llarg de l’any, necessitem emmagatzematge gravitacional i amb bateries”, conclou el director general d’Enel. La referència a l’emmagatzematge gravitacional, fins ara considerada una opció menor i no aplicable a gran escala, ha sobtat a molts experts del sector. La seva importància “serà molt gran”, diu. Però, què és, exactament, l’emmagatzematge gravitacional?
Emmagatzemar l’energia fent servir la gravetat
El sector energètic té assumit que caldrà emmagatzemar grans quantitats d’electricitat en un futur no gaire llunyà. Diverses tecnologies hi competeixen. Ara per ara, se’n fan servir bàsicament dues. Per una banda, bateries químiques, com ara les de liti. L’avantatge que tenen és que responen molt ràpidament a les variacions de la demanda, i s’han mostrat extraordinàriament eficaces per a mantenir estables els paràmetres tècnics de l’electricitat. Per contra, són cares i difícils d’expandir. A més, fan servir metalls dels quals ha augmentat molt la demanda i comencen a ser escassos en els mercats –la mineria necessitarà anys per adaptar-se al nou volum d’extracció necessari. Per aquests motius, solament poden proporcionar unes quantes hores d’electricitat.
Una segona tecnologia és el bombatge d’aigua en grans embassaments. De fet, entra de ple en la categoria d’emmagatzematge gravitacional. Quan hi ha un excés de producció renovable, l’electricitat sobrant s’empra per bombar aigua en embassaments en cotes superiors. Si cal electricitat, aquests embassaments superiors obren comportes i les turbines produeixen electricitat com sempre, amb l’aigua acabant a l’embassament inferior per tornar a començar el cicle. Tanmateix, cal aigua, que és un recurs limitat i amb uns altres usos (agricultura, indústria i aigua de boca). A més, s’evapora. Un altre inconvenient és que no podem posar els embassaments on vulguem: hi ha d’haver un riu i unes condicions topogràfiques molt determinades. A més, fer un nou embassament pot comportar molts anys i inundar grans àrees, amb afectacions a zones poblades i els ecosistemes aquàtics.
La revolució de les torres gravitacionals
Starace assumeix que es faran servir aquestes dues tecnologies en la mesura del possible. Tot i això, quan fa referència a l’emmagatzematge gravitacional pensa en una aplicació que fins ara sols estava dissenyada als ordinadors. Enel en construeix una planta real –no pas un prototip– als EUA. Són les torres que aixequen pesos mitjançant grues com les que s’usen en la construcció. Els principis són molt bàsics. Necessitem un pes, que pugem quan hi ha un excés de producció solar i eòlica, gràcies a una grua i un cable accionat per un motor elèctric. Quan necessitem electricitat, solament l’hem de fer baixar. La grua agafa el pes –lligat al cable–, que cau tot sol per efecte de la gravetat (d’ací ve el nom) i estira el cable, que mou un generador elèctric. Tot i que al principi parlàvem de pedres, segurament el material preferit seran blocs de formigó amb formes geomètriques que es puguin apilar de manera segura. Però no es poden descartar uns altres materials, tal com veurem.
Els avantatges d’aquesta tecnologia són molts. Per una banda, no necessitem aigua, per la qual cosa la podem construir a qualsevol lloc. A més, el pes es pot fer amb materials de la zona, no solament amb formigó. Al cap i a la fi, tan sols calen uns cubs geomètrics que es puguin apilar entre si, que poden ser fets o omplir-se de molts materials, fins i tot d’aigua. Tanmateix, cal tenir en compte que com més dens –més pesant– sigui el material, més energia i més potència podrà generar. Així, mentre el formigó té una densitat d’uns 2,3 g/cm³, hi ha roques que poden arribar a densitats de l’ordre de 3 g/cm³. I si pensem en metalls, el plom és un element molt pesant, que arriba a 11,35 g/cm³. Entre els elements més coneguts, emprar-ne el més dens no sembla una bona idea: és l’or, amb 19,4 g/cm³. L’osmi és el més dens, amb 22,6 g/cm³, però no és un element comú.
El material que finalment es faci servir de pes dependrà tant de la ciència de materials, com del seu cost econòmic, abundància, i necessitats a cobrir. Segurament variarà i s’adaptarà a cada lloc. Continuem amb els avantatges: podem fer els blocs més grans o més petits. Les piles de blocs amuntegats poden ser més altes o més baixes. També es poden expandir en horitzontal i tenir menys impacte visual. Funcionen a qualsevol escala, petita, mitjana o gran. Si cal ampliar-les, tan sols cal afegir-hi més pesos. Es poden construir virtualment en qualsevol lloc, sigui enmig del desert, de la selva o en zones àrtiques. Tampoc no s’incendien. I un dels aspectes més importants: emmagatzemen energia de manera gairebé indefinida. Durant setmanes, mesos i fins i tot anys, cosa que permet d’emmagatzemar els excedents de l’estiu per a ser usats durant l’hivern. De fet, les piràmides egípcies es podrien considerar com unes grans bateries de pedra. Avui podríem fer baixar els blocs de pedra tallada que les conformen amb una grua i recuperar l’energia que es va fer servir per pujar-les ara fa 4.500 anys.
El rendiment és un dels seus inconvenients. Mentre que en una bateria de liti podem recuperar el 85-95% de l’energia que hem fet servir per recarregar-la, a les tecnologies gravimètriques aquesta eficiència baixa al 70-90%. Uns percentatges molt bons, d’una altra banda, si tenim en compte que les centrals que empren combustibles fòssils tenen eficiències màximes al voltant del 60%. L’altra dificultat és la gestió tecnològica de fer baixar i pujar les pedres, en nombre, volum i velocitats requerides per respondre a les necessitats. És l’aspecte més complex i el que cal aprendre. Malgrat això, una central de carbó típica de 600 MW de potència es pot substituir per una gran bateria gravimètrica d’aquesta mena que ocupi el mateix espai –el mateix impacte visual— i proporcioni la mateixa quantitat d’energia.
Cremar hidrogen és una bogeria i les nuclears mai no seran rendibles econòmicament
Una de les altres alternatives a l’emmagatzematge d’electricitat és l’hidrogen verd, sintetitzat per electròlisi a partir d’aigua tot fent servir l’excés de producció renovable i emmagatzemar-lo en dipòsits durant setmanes o mesos. Inconvenients? “Fer servir hidrogen per generar electricitat és de bojos”, rebla Starace. Continua: “Quan escolto que es vol fer servir hidrogen per escalfar cases, és com una blasfèmia, és un malbaratament increïble”, en referència a una eficiència per sota del 50%. “L’hidrogen és una molècula molt valuosa que s’ha de fer servir per a la indústria química, no l’hem de malgastar per produir electricitat”, conclou el director general d’Enel. La principal aplicació química de l’hidrogen és combinar-lo amb el nitrogen de l’atmosfera –forma un 78% de l’aire que respirem– per fer amoníac (NH3), un element de gran importància. Per una banda, es fa servir per produir fertilitzants –el nitrogen és un nutrient essencial per a les plantes–, sense els quals no podríem produir prou menjar per a alimentar tota la població mundial.
L’hidrogen també es fa servir de dissolvent, productes de neteja, en la fermentació de productes alimentaris i en uns quants processos industrials, com ara en la indústria tèxtil. Hi ha un altre entrebanc. Substituir tota la producció mundial d’hidrogen –que es fa a partir de combustibles fòssils– per hidrogen verd, requeriria tanta electricitat com la que consumim actualment a Europa. Expandir els usos de l’hidrogen a sectors nous i ineficients implicaria multiplicar unes quantes vegades el nombre de centrals solars i eòliques. Més enllà, cal considerar que l’hidrogen és un element inflamable i perillós de manipular, i necessita una infrastructura de transport –canonades– complexa i molt cara. En resum, Federico Starace opina que l’hidrogen s’ha d’utilitzar solament en aquells casos en què no hi hagi alternatives tecnològiques: “No hem de perdre el temps discutint coses estúpides com ara escalfar les cases amb hidrogen.”
No han estat les seves úniques declaracions polèmiques. Sobre la captura i emmagatzematge de CO₂ (CCS, per les sigles en anglès de Carbon Capture and Storage), considera que no es pot fer adequadament. “Pertanyo a un sector industrial que ho ha intentat intensament, gastant-se 18.000 milions de dòlars, i hem fracassat.” Companyies com Enel tenien un gran interès en el CCS, atès que els hauria permès de continuar fent ús de les centrals de carbó i gas. Malgrat això, fins i tot amb centrals dissenyades específicament per a capturar el CO₂, i no solament adaptant les velles, no han reeixit. “Per produir electricitat, les renovables han mort les centrals CCS, no són competitives.” Respecte de l’emmagatzematge del CO₂ de processos productius, com ara l’hidrogen blau, apunta que sempre hi haurà fuites, i que un escapament d’un 1% anual representa que en sols un segle s’haurà escapat tot el CO₂ del dipòsit, cosa que no aporta cap solució per al canvi climàtic.
Sobre l’energia nuclear, de la qual darrerament es parla molt pels reactors modulars de petita escala, Francesco Starace adverteix, d’entrada, que és, de fet, un enginyer nuclear, i que Enel disposa d’unes quantes centrals nuclears a l’estat espanyol i són a punt d’inaugurar-ne una a Eslovàquia. La conclusió és clara: “La tecnologia actual nuclear no pot ser una solució.” Considera que les centrals que hi ha han de continuar funcionant mentre sigui segur d’operar-les, sense tancar-les prematurament, però que en qualsevol cas això vol dir deu anys o quinze més. “Construir avui dia una central nuclear de bell nou és de bojos, és totalment antieconòmic.” Sobre les promeses centrals nuclears de quarta generació, diu que no són res nou, la tecnologia existeix d’ençà dels anys vuitanta. En relació amb els reactors modulars: “No són res nou, ja els tenim als vaixells i submarins nuclears, és la mateixa tecnologia amb els mateixos inconvenients.” Resta pendent dels nous reactors de tori, però per a lluitar contra el canvi climàtic no són cap solució, atès que no estarien disponibles comercialment més enllà del 2040. A condició que poguessin competir econòmicament amb les fonts renovables.
En conclusió, Federico Starace sembla apuntar les futures tendències dins el món energètic. Les nuclears seran descartades per antieconòmiques –amb les excepcions dels països que les subvencionin molt–, l’hidrogen es dedicarà fonamentalment al sector químic i som a la cantonada d’una gran revolució en l’emmagatzematge d’energia, amb una tecnologia gravimètrica molt flexible i aplicable per tothom sense grans dificultats. La transició energètica sembla que encara ens ha d’aportar novetats i sorpreses.
