Planes para la utilización futura de la energía

Planes para la utilización futura de la energía
por Eduardo Leóni
Después de observar la situación energética nacional e internacional, parecen encontrarse
algunos datos objetivos de la realidad, que deberían servir para establecer los planes futuros de
utilización de la energía.
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La situación nacional en cuanto a las reservas de petróleo parece indicar que, a menos
que haya un fuerte desarrollo tanto en la prospección que logre descubrimientos de nuevos
yacimientos como asimismo, en el ritmo de explotación de los pozos, no se alcanzará el
autoabastecimiento en el corto plazo, obligando a importaciones de crudo y/o derivados.
Pero esa posibilidad (el autoabastecimiento en el futuro) no parece esperable, a menos que los
precios internos se incrementen a valores cercanos a los internacionales y a que haya una
legislación adecuada.
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Con el gas natural, a nivel nacional, ocurre exactamente lo mismo, y parece casi seguro
que cualquier incremento en la demanda deberá satisfacerse mediante la importación de gas
natural.
La provisión de gas natural a través de un gasoducto desde Venezuela, además de demandar un
tiempo de ejecución importante, una ingeniería financiera compleja y estudios de impacto
ambiental exhaustivos, tendría un costo de transporte más elevado que el precio total actual, que
incluye el precio en boca de pozo.
En consecuencia, cualquier solución de importación alternativa a la de gas de Bolivia será más
costosa y de mayor tiempo de ejecución.
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Existe un cambio tecnológico en cuanto a los criterios de transporte y utilización del gas
natural, a partir del perfeccionamiento de las tecnologías de preparación, transporte, recepción y
utilización de gas natural licuado.
Esto lleva cada vez más a pensar el gas natural, en el mediano plazo, como un “commodity”
más, muy similar al petróleo, a la fijación de precios semejantes a nivel mundial y al abandono
paulatino de precios diferenciales regionales.
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Todo lo anterior lleva a pensar en la imposibilidad de mantener “sine die” precios
internos mucho más bajos que los precios internacionales, a menos que se esté preparado para
una política de subsidios permanentes, situación que se produce actualmente en la utilización de
los combustibles líquidos para la generación de energía eléctrica.
Pero, si bien pueden llegar a ser razonables las tarifas diferenciales a nivel residencial (en
especial para los usuarios de menores recursos) y aún a nivel de pequeños comercios e
industrias, no parece para nada criterioso utilizar esos subsidios para las industrias, y menos aún
en el caso de las industrias exportadoras.
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A nivel internacional, no parece vislumbrarse a futuro ninguna posibilidad de
disminución de los precios de los hidrocarburos, muy por el contrario el horizonte parece ser de
estancamiento (o bajo crecimiento) de la extracción con el consecuente incremento de los
precios.
Por otra parte, la volátil situación geopolítica en Medio Oriente (en especial en Irak y en Irán),
sumada al cada vez más explícito sinceramiento respecto a que nos encontramos prácticamente
“del otro lado del cenit de la curva de Hubbert” (o sea del punto de máxima extracción), hace
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impensable el retorno de los precios bajos del petróleo por un tiempo suficientemente
prolongado.
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Para completar este panorama, está cada vez más claro que la utilización intensiva de los
hidrocarburos es un factor importantísimo en el incremento del efecto invernadero, y habrá cada
vez mayores presiones para disminuir su uso a fin de evitar o mitigar catastróficos efectos
ambientales.
Estas presiones pueden ser positivas, a través del incentivo que provee la comercialización de
los bonos de carbono para los que disminuyan las emisiones de gases de efecto invernadero
(para los países en vías de desarrollo) o negativas, por medio de impuestos o multas por su uso
ineficiente (básicamente en los países centrales).
Cuál es la conclusión de todo lo anterior?
Independientemente de la situación de riesgo energético que puede haber o no a corto y
mediano plazo, es muy claro que debe existir una política de Estado tendiente a promover la
disminución en los consumos de los hidrocarburos fósiles, y en especial de la dependencia
del gas natural en la industria y en la generación eléctrica.
Esto se logra mediante la aplicación de criterios de uso eficiente de la energía, de manera de
disminuir la demanda específica por unidad producida, y de la sustitución de los combustibles
fósiles por energías renovables donde sea técnica y económicamente factible.
Dentro de las energías renovables, además de la hidroelectricidad tanto a gran escala como a
pequeña y mediana escala y de la energía eólica, en ambos casos para la generación de energía
eléctrica, debe ponerse especial atención, de acuerdo a las condiciones de nuestro país, a los
biocombustibles (como el biodiesel y el etanol) para los transportes y a la biomasa; en especial
la biomasa residual de la agroindustria y de la forestoindustria, como fuente de calor y vapor en
los procesos industriales, sin descartar también estas biomasas para generación de energía
eléctrica en ciclos con turbovapor, particularmente si se utiliza el vapor de salida en los
procesos industriales.
Posibilidades de disminución de los consumos de hidrocarburos
fósiles:
1. Energía eléctrica:
De acuerdo a las condiciones naturales de nuestro país, parece indicado que el desarrollo debe
dirigirse prioritariamente a la hidroelectricidad (ya sea en gran escala, como también a los
tamaños medianos y a las microturbinas) y a la energía eólica, especialmente en la región
patagónica y en los lugares con vientos casi constantes (por ejemplo, Litoral Atlántico).
No parece indicado, al nivel tecnológico actual, pensar en energía solar para generación de
energía eléctrica, salvo en lugares aislados de la red y/o en aplicaciones muy específicas.
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Dentro de estas posibilidades debe incluirse, como un campo muy importante, los distintos tipos
de cogeneración, tanto para las aplicaciones industriales como en grandes edificios, pero de ello
se comentará más detalladamente cuando se trate el tema de uso eficiente de energía.
Las microturbinas de gas son interesantes para aplicaciones muy específicas (por ejemplo,
utilización del gas generado en rellenos sanitarios, transformando un gas de muy elevado poder
de calentamiento global como el metano en emisiones menos agresivas para el ambiente, como
el CO2 , además de la energía eléctrica generada), pero no como soluciones que logren ahorros
importantes a nivel global.
Asimismo las celdas de combustible presentan, a futuro, un panorama prometedor, para
generación distribuida, en especial unido a aprovechamientos de los calores residuales, pero no
son en estos momentos alternativas de gran alcance cuantitativo.
Finalmente la utilización de los diferentes tipos de biomasa debería privilegiarse para la
generación de vapor y calor a escala industrial, asociada o no a ciclos de cogeneración (en
función de sus tamaños) y los biocombustibles líquidos (biodiesel y etanol), para los
transportes.
2. Transportes:
Este es el rubro de más difícil sustitución de los combustibles fósiles.
La utilización del hidrógeno como vector energético es problemático y con balance energético
global negativo.
En efecto, el hidrógeno no es un combustible disponible en la naturaleza y debe crearse
mediante algún equipamiento, el cual utilizará mayor cantidad de energía que la que luego
generará este gas en su combustión (y en muchos casos, mucho mayor cantidad de energía
gastada que la útil).
Solamente tiene sentido cuando se piensa su generación a partir de energías renovables o de
energía contaminantes (como el carbón), pues – para este último - al utilizarse en un lugar
centralizado pueden aplicarse metodologías de mitigación de los efectos ambientales adversos.
Pero solamente parecen justificarse estas soluciones cuando ya toda la energía eléctrica se
genere a partir de otras energías diferentes de los hidrocarburos fósiles o que dichos
emprendimientos de generación de hidrógeno se realicen en lugares muy alejados de la red de
transporte de energía eléctrica (y siempre quedará el problema, no menor, del transporte
posterior del hidrógeno).
Pero para países como el nuestro, de amplia superficie cultivable y escasa densidad poblacional,
la utilización de los biocombustibles, como reemplazo parcial de los hidrocarburos fósiles
resulta ser la alternativa más atractiva.
Por ejemplo, Brasil está realizando desde hace tiempo una agresiva campaña de sustitución de
la gasolina por etanol, proveniente de la caña de azúcar.
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Ya en estos momentos se están comercializando vehículos de las principales marcas equipados
con motores denominados “Flex”, que pueden funcionar con gasolina, con etanol o con mezclas
variables de esos combustibles en cualquier proporción.
A su vez, hay en marcha un plan de implantación de una importante cantidad de ingenios de
caña de azúcar, dedicados especialmente a la producción de etanol.
De acuerdo a datos suministrados por funcionarios de la industria de la caña de azúcar brasileña,
con el petróleo a más de 40 U$S el barril, la producción de etanol a partir de la caña de azúcar
ya es rentable, sin necesitar ningún tipo de subsidio.
La promoción en Brasil de este tipo de emprendimientos, se complementa con la decisión de
comprar a los ingenios toda la energía eléctrica que, siendo generada a partir de sus residuos de
biomasa, exceda el autoconsumo de la fábrica.
En nuestro país las condiciones no son tan favorables para la generación de etanol a partir de la
caña de azúcar (aunque sí se podría generar una interesante cantidad), pero también puede
generarse etanol a partir del maíz (como en Estados Unidos y parte de Europa) y del sorgo.
Pero el campo que parece con mayores perspectivas para Argentina es la producción de
biodiesel a partir de aceites vegetales, en especial de la soja.
La producción actual anual de semillas de soja se acerca a los 40 millones de toneladas, con lo
que se puede generar alrededor de 8 millones de toneladas de aceite vegetal.
Suponiendo que un 25% se destine a biodiesel, habrá disponibles unos 2 millones de toneladas,
que pueden reemplazar perfectamente al gas oil.
Esto es alrededor del 30% del gas oil actualmente utilizado en el transporte en Argentina
(alrededor de 6,5 millones de toneladas equivalentes de petróleo).
A los valores internacionales del gas oil, esta tecnología ya está en el límite de ser rentable, pero
no lo es aún en Argentina debido a los precios artificialmente bajos de los combustibles.
Debido a esto, estamos perdiendo la oportunidad histórica de irnos preparando para un futuro
(cercano, casi inminente) con restricciones en la disponibilidad de combustibles y con precios
crecientes, consumiendo exageradamente nuestras reservas de hidrocarburos.
Y por supuesto, otro de los caminos para disminuir el consumo de hidrocarburos fósiles en el
transporte es favorecer los medios de transporte accionados mediante energía eléctrica
(trenes, subterráneos y hasta autos eléctricos), en especial en zonas urbanas y suburbanas, y los
medios de transporte menos energointensivos, como trenes y barcazas fluviales en los tramos
interurbanos.
3.
Usos de energía en la industria:
La industria es responsable del consumo de más del 40% de la energía eléctrica generada
y de más de 30% de los combustibles utilizados.
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Es decir, que las acciones tendientes a disminuir los consumos energéticos de los combustib les
fósiles y de la energía eléctrica (que es disminuir también el consumo de combustibles fósiles
en forma indirecta) repercutirá fuertemente en los balances energéticos globales.
Por otra parte, al ser las industrias instalaciones con importantes demandas energéticas
concentradas, es mucho más sencillo y económico lograr resultados favorables que cuando se
intenta lo mismo en consumos muy distribuidos, como son los usuarios residenciales y
comerciales.
Estudios realizados en países con desarrollo industrial similar al nuestro, han demostrado que
existe un potencial de disminución de los consumos de combustibles entre 10% y 15%,
mediante acciones de uso eficiente de energía, sobre todo basadas en criterios de integración
energética entre los distintos procesos fabriles, donde el calor que es residual en un proceso
pueda ser fuente de calor en otro.
En lo que se refiere a la energía eléctrica, los consumos pueden disminuirse entre un 5% y un
7%, con la adopción de motores adecuados (en especial los motores de alto rendimiento) y
variadores de velocidad (mediante la variación de la frecuencia) en lugar de válvulas reductoras,
dampers, etc, en bombas, ventiladores, equipos de transporte, agitadores, etc.
Tanto para la energía térmica como para la energía eléctrica, estos valores de ahorro se
consideraron sin tener en cuenta instalaciones de cogeneración, que pueden elevar
sensiblemente estas cifras, y que se tratarán más detalladamente.
Pero tarifas energéticas bajas (y peor aún, artificialmente bajas) desfa vorecen toda acción que
implique un uso más eficiente de la energía, pues disminuye su rentabilidad y por ende su
atractivo, para quienes deben realizar las inversiones.
Esto es especialmente importante a tener en cuenta en momentos como los actuales de la
industria argentina, pues casi todos los rubros están trabajando casi al límite de su
capacidad instalada y cualquier incremento implica inversiones en nuevas maquinarias y
procesos.
Si no hay interés en que estas nuevas instalaciones sean más eficientes energéticamente, se está
perdiendo una oportunidad única de lograrlo, pues una vez realizada la inversión, muy
difícilmente se justifiquen nuevas erogaciones para hacer acciones que impliquen menor uso de
la energía.
Por si fuera poco, en general el mercado no tiende naturalmente a acciones de uso eficiente de
energía, dado que los proveedores energéticos tienden a realizar acciones que fomenten su uso
más intensivo.
Y ya se vio en los países más desarrollados que siempre es necesaria alguna acción positiva del
Estado (políticas de promoción) para favorecer estas acciones de usos eficiente de energía,
beneficiosas para el conjunto social (como por ejemplo primas, créditos promocionales
específicos, desgravaciones de tasas o impuestos, etc.).
Si bien ahora existe un incentivo a las acciones que impliquen disminuir los consumos
energéticos (bonos de carbono para los países en vías de desarrollo, dado que los ahorros de
energía a su vez implican disminuciones de las emisiones de gases de efecto invernadero), esto
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no suele ser suficiente y se necesita una política global y permanente que aliente estas
soluciones.
3. a. Cogeneración:
La cogeneración es la generación simultánea e integrada de energía térmica (vapor, gases
calientes, fluidos térmicos, etc.) y energía eléctrica (o energía mecánica) a partir de una sola
fuente de energía.
Son ejemplos de cogeneración:
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generar vapor en alta presión, circularlo a través de una turbina de contrapresión,
generando energía eléctrica, y el vapor de salida a una cierta presión utilizarlo en los
procesos industriales
generar energía eléctrica en una turbina de gas, con los gases calientes de salida
generar vapor que se puede utilizar directamente en los procesos (si se genera vapor de
media o baja presión) generar primero energía eléctrica adicional en una turbina de
vapor y luego utilizar el vapor de salida en los procesos industriales (si se genera vapor
de alta presión). También pueden utilizarse los gases de salida, en forma directa (por
ejemplo para el secado de la barbotina en la fabricación de cerámica) o a la salida de la
caldera de recuperación (por ejemplo para secado de granos)
generar energía eléctrica en un motor alternativo de combustión interna (normalmente
un motor a gas o un motor diesel) y aprovechar el calor residual de refrigeración de
camisas y aceite para genera agua caliente y los gases de escape para generar vapor,
más agua caliente o directamente como uso directo en secados.
Esta integración en los procesos hace que el consumo de combustible global para generar la
energía térmica y la energía eléctrica sea, en los procesos de cogeneración, mucho menor que en
los consumos de combustibles para generar las mismas cantidades de cada energía en procesos
separados, aún con las máquinas más eficientes.
Por ejemplo, si restamos al consumo global de un ciclo de cogeneración el consumo de
combustible que se utilizaría para generar la energía térmica en un sistema muy eficiente (por
ejemplo, una caldera de excelente rendimiento), nos queda el combustible asociado a la
generación de energía eléctrica.
El rendimiento así calculado, es decir la energía eléctrica generada en el ciclo de cogeneración,
dividido por el combustible adicional gastado frente a lo habitual para generar la energía
térmica, se denomina también “rendimiento marginal de la cogeneración”.
Este rendimiento es habitualmente mayor a 75% (y todavía mucho más si se utilizan los gases
de salida, por ejemplo en secado), cuando el rendimiento de un muy buen ciclo combinado de
generación de energía eléctrica es del orden del 55%.
Es decir, que hay un ahorro de alrededor de 30% del combustible (habitualmente gas
natural) en un ciclo de cogeneración, respecto del mejor ciclo combinado.
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Es por eso que en los países centrales se desarrolló primero la cogeneración (tanto en gran
escala como en mediana escala) y recién después se impulsaron los ciclos combinados.
Y por ejemplo, hasta hace no mucho tiempo en los Estados Unidos estaba prohibido el uso del
gas natural para generación de energía eléctrica, salvo en ciclos de cogeneración, porque se
quería utilizar este combustible de mejor calidad en los ciclos en los que se obtuvieran los
mayores rendimientos.
En estos momentos en Argentina se cuenta con posibilidades muy interesantes de construir
algunos ciclos importantes de cogeneración, en reemplazo parcial de los ciclos combinados que
se piensan instalar.
Uno de estos posibles ciclos combinados se piensa construir cerca de Rosario, y justamente esa
zona es el principal polo de aceite vegetal del mundo, tiene un importante consumo de energía
térmica en forma de vapor de baja presión, una moderada demanda de energía eléctrica y una
marcha a carga continua durante un altísimo número de horas anuales.
Si se instalaran solamente dos ciclos de cogeneración (para abastecer cada uno a dos grandes
aceiteras), con las mismas turbinas de gas que se piensan para el ciclo combinado y con una
turbina de vapor de contrapresión (en lugar de una de condensación), se podrían generar
alrededor de 630 MW, con una inversión por kW instalado menor que en un ciclo combinado y
con rendimiento mucho mayor, ahorrándose más de 800.000 m3 N/día de gas natural, frente a
la alternativa del ciclo combinado y las actuales calderas de las plantas aceiteras.
Esto hay que analizarlo y estudiarlo YA, pues decidida la solución “en isla” (ciclo combinado y
las calderas actuales de las plantas aceiteras) en lugar de los ciclos de cogeneración, se pierde, y
por mucho tiempo – tal vez definitivamente - esta oportunidad extraordinaria de obtener una
solución mucho más racional.
Existe otro lugar también muy atractivo para la cogeneración, y es el Polo Petroquímico de
Bahía Blanca.
Allí se podrían generar alrededor de 185 MW, satisfaciendo la totalidad de las necesidades
térmicas y eléctricas del Polo y obteniendo un ahorro de alrededor de 200.000 m3 N/día de gas
natural, frente al mejor ciclo combinado más las calderas existentes.
Pero, al contrario de lo que sucede en los países desarrollados, en nuestro país no solamente no
se favorece la cogeneración, sino que tiene trabas normativas de repercusión económica (por
ejemplo, la imposibilidad de acceder a la Función Técnica de Transporte Interrumpible para la
demanda propia de la fábrica en caso de falla de su generación, como sí lo pueden hacer los
distribuidores, y las dificultades de intercambio de energía entre usuarios en un polo industrial
y/o en industrias cercanas), que sería interesante rever en estos momentos de negociación con
las empresas concesionadas.
3. b. Uso de biomasa en la industria:
Una fuente energética que parece contar en nuestro país con muy mala prensa es la biomasa.
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Parece asociarse a soluciones perimidas y contaminantes, cuando en realidad, con una
tecnología adecuada, no solamente no es contaminante sino que favo rece la disminución de
gases de efecto invernadero.
La biomasa, para generarse, absorbe CO2 de la atmósfera, que es el mismo que libera cuando se
quema, así que, desde el punto de vista de las emisiones de gases de efecto invernadero, es
neutra (y al reemplazar combustibles fósiles, disminuyen las emisiones globales).
Por otra parte, en países como Argentina, con una muy fuerte agroindustria y forestoindustria,
se dan condiciones ideales para utilizar en forma racional los residuos de biomasa como fuentes
energéticas (y aún en pensar en plantaciones o bosques energéticos, es decir diseñados para
usarlos como combustible).
Si bien las dimensiones de sus industrias son muy disímiles respecto a las argentinas, Uruguay,
en los años 80, generó casi el 50% de la energía térmica requerida en la industria mediante
biomasa.
Luego este porcentaje disminuyó, al bajar mucho el precio del petróleo, pero de nuevo está
alcanzando valores muy importantes, con los precios actuales de los combustibles.
Como se expresó en varias oportunidades, los precios inusualmente bajos del gas natural
dificulta, y muchas veces impide, que la utilización de estos residuos de biomasa sean
económicamente atractivos, y como consecuencia se sigue utilizando combustible fósil por un
lado y muchas veces quemando un forma incontrolada los residuos de biomasa, como sucede
por ejemplo con los residuos de aserraderos en Misiones.
Nuestro país tiene cantidad de materiales utilizables: bagazo, cáscaras de soja, cáscaras de
girasol, cáscaras de maní, orujo de uvas, orujo de olivas, aserrines, virutas, residuos de
desmonte, etc.
Como otro ejemplo nefasto de no pensar el problema en su conjunto está el tema del quemado
de la caña de azúcar antes de su cosecha.
En Tucumán es tanta la contaminación generada que, en períodos de zafra, hay una neblina
permanente que hasta impide ver la zona montañosa aledaña.
Si en lugar de quemar esos residuos, se utilizaran como combustible en los mismos ingenios no
sería necesario utilizar gas natural y hasta sobraría para generar mayor cantidad de energía
térmica (por ejemplo para la industria citrícola tucumana) o eléctrica.
Conclusión:
Tendría que haber una política de Estado tendiente a disminuir en todo lo posible nuestra
dependencia de los combustibles fósiles, y en especial del gas natural (en generación de energía
eléctrica y en la industria).
La energía hidroeléctrica y la energía eólica deben considerarse prioritarias como posibles
sustitutos de las energías fósiles en la generación de energía eléctrica.
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En transportes debe favorecerse el desarrollo de los biocombustibles (biodiesel y etanol), en
concordancia con lo que se está haciendo en el resto de mundo, aprovechando nuestras
condiciones naturales para la producción de estos combustibles renovables.
Para la industria debe instrumentarse una política de promoción del uso eficiente de la energía.
En especial los sistemas de cogeneración deben estudiarse, en reemplazo y/o complemento de
los ciclos combinados que actualmente se piensa instalar.
El uso de la biomasa como fuente de energía térmica en la industria también es muy atractiva,
no solamente como reemplazo de los combustibles fósiles sino también como mejora de
actuales problemas de contaminación por quema incontrolada.
marzo 2006
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Eduardo León, Ingeniero Electromecánico. Consultor nacional e internacional en energías, uso eficiente y
cogeneración. Socio de Ingeniería Agrest SRL, Miembro de ASME (U.S.A.) y de la Société Française de
Thermiciens (Fr).
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