Biocombustibles vs. electricidad solar para la movilidad urbana
Algunas personas consideran que la bioenergía es una de las opciones clave para mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y un sustituto de los combustibles fósiles. Esta noción es incorrecta. La energía solar fotovoltaica, eólica y otras tecnologías de energía renovable están disponibles para la producción de electricidad a gran escala con emisiones de GEI directas bajas o nulas. El sector del transporte, que es responsable del 23% de las emisiones de GEI, se basa casi en su totalidad en combustibles fósiles y tiene menos alternativas.
El transporte representa alrededor del 27% del consumo mundial de energía secundaria (21% del primario), crece en promedio un 1% anual y se alimenta casi exclusivamente del petróleo. ¿Podrían los biocombustibles desempeñar un papel importante para abordar tanto las emisiones de GEI del transporte como la dependencia del petróleo?
Los biocombustibles de primera generación que se comercializan actualmente representan solo alrededor del 3 % de los combustibles para el transporte mundial por carretera y, por lo tanto, no pueden considerarse una tecnología de transición. Esta penetración limitada de los biocombustibles de primera generación se debe en parte a la competencia potencial con los cultivos alimentarios y los precios de mercado (precios del azúcar frente al etanol en los mercados internacionales).
La preocupación de que estas tecnologías no estén a la altura de las expectativas ha llevado al desarrollo de tecnologías de biocombustibles de segunda generación (etanol celulósico, biomasa a líquidos, aceite de pirólisis, éter dimetílico) y de tercera generación (biodiésel de algas, biocombustibles de tercera generación). procesos), que todavía necesitan ser ampliados para ser competitivos en costos.
Con la excepción del etanol de caña de azúcar, los biocombustibles tradicionales tienen graves desventajas relacionadas con la materia prima. Los costos actuales del biodiesel de colza y el etanol de cereales o remolacha son mucho más altos que los costos de la gasolina y el diesel, y se necesitan subsidios sustanciales para hacerlos competitivos. Estos altos costos son el resultado del bajo rendimiento energético neto de la mayoría de los cultivos anuales (100–200 GJ/ha por año a largo plazo), la tierra agrícola de alta calidad requerida y los requisitos de manejo intensivo. A modo de comparación, la insolación típica es de 50 000 GJ/ha por año y la producción eléctrica típica de los paneles solares fotovoltaicos es de 10 000 GJ/ha por año. La productividad energética muy baja por hectárea de los biocombustibles, junto con sus altos requisitos de fertilizantes, pesticidas y agua, limita severamente la reducción del uso de energía fósil del pozo a la rueda. lo que a su vez limita los beneficios ambientales. La energía neta de los cultivos perennes (220–550 GJ/ha por año), las gramíneas (220–260 GJ/ha por año) y la caña de azúcar (500–650 GJ/ha por año) es algo más alta (pero sigue siendo miserable en comparación con energía solar fotovoltaica).
Brasil ha sido líder mundial en la promoción de biocombustibles durante más de 30 años bajo su programa Proalcool . Los mandatos para la mezcla a gran escala de biocombustibles en combustibles para vehículos han aparecido en varios otros países en los últimos años, impulsados a nivel nacional por objetivos de reducción de gases de efecto invernadero (GEI), pero probablemente también reflejan el deseo de las empresas agrícolas de obtener subsidios a la producción.
Sin embargo, a largo plazo, se puede argumentar que los biocombustibles desempeñarán un papel de transición hacia los vehículos eléctricos, la descarbonización y la generación de electricidad solar. En términos de eficiencia de conversión de energía, los biocombustibles para el transporte pueden descartarse en gran medida como una tecnología de transición. En la siguiente figura se ilustra una comparación directa entre el etanol de caña de azúcar junto con automóviles de combustible flexible y la conversión de luz solar a electricidad (PV) + automóviles eléctricos.
Una plantación de caña de azúcar de 1 ha (100 mx 100 m) producirá entre 7000 y 8000 L de etanol por año, lo que permitirá que un automóvil de combustible flexible de tamaño mediano conduzca alrededor de 54 000 km/año en el mejor de los casos. Si la misma área se cubre con una matriz densa de módulos fotovoltaicos solares comercialmente disponibles de baja inclinación con una eficiencia de conversión del 20 % y un rendimiento energético moderado de 1500 kWh/kWp por año, la electricidad producida durante 1 año en la misma hectárea permitirá que la versión eléctrica del mismo coche de tamaño medio para recorrer más de 18 millones de km/año (¡unas 350 veces más!). Las razones de esta abrumadora diferencia son el hecho de que la conversión de energía solar fotovoltaica es entre 50 y 100 veces más eficiente que la eficiencia típica de la fotosíntesis, y también el hecho de que la eficiencia de los motores eléctricos es aproximadamente tres veces mayor que la de los motores de combustión interna.
Las ventas mundiales de vehículos eléctricos con batería (excluidos los híbridos) representan alrededor del 10 % de las ventas de vehículos ligeros y crecen alrededor de un 50 % al año. Esto apunta a la probabilidad de que la mitad de las ventas de vehículos sean eléctricos a batería para 2026, y que la mayoría de los vehículos en circulación sean eléctricos a batería para 2040 a medida que la flota actual de combustibles fósiles envejezca y se retire. Los vehículos alimentados con biocombustibles e hidrógeno tienen una cuota de mercado insignificante.
En los países de latitud baja a moderada del cinturón solar, donde vive el 80 % de la población mundial, la energía fotovoltaica en los tejados puede satisfacer la mayor parte de las necesidades de electricidad de las viviendas anualmente. La energía fotovoltaica en la azotea también puede cubrir las necesidades de electricidad adicionales que representa una nueva flota de vehículos eléctricos. Un sistema fotovoltaico de azotea con clasificación de kilovatios puede impulsar un vehículo eléctrico unos 8.000 km por año.
Los biocombustibles sufren de una conversión irremediablemente baja de la energía solar en energía útil, además de competir con la producción de alimentos por la tierra, el agua, los pesticidas y los fertilizantes. La física básica y la economía condenan la noción de que la bioenergía puede desempeñar un papel importante en los sistemas energéticos globales.
Fuente:
pv-magazine