Física y Energía

¿Qué es esto del CIEMAT?

Es un centro público de investigación centrado en el desarrollo de tecnologías energéticas, entre otras áreas de trabajo.

Este es un centro de investigación que, a su vez, coordina otros centros diseminados por España...

Sí, es un centro que tiene algunas dependencias fuera de Madrid. Está la Plataforma Solar de Almería, dependiente del departamento de Energía, donde se trabaja intensamente en tecnologías de concentración solar o energía termoeléctrica. Es un centro muy importante a nivel mundial. Tenemos otro centro en Soria, dedicado a temas de combustión, gasificación, biomasa y pequeña eólica. Hay un centro pequeño en Extremadura, dedicado a las tecnologías de la información y telecomunicaciones. Y finalmente otro centro en Barcelona, dedicado a estudios socio técnicos sobre el impacto del uso o desarrollo de los diferentes sistemas energéticos.

¿Cómo se hace la trasferencia de tanta investigación a la sociedad? ¿Cuáles son los vasos comunicantes?

Este es un centro que está a medio camino entre lo que es la mayor parte del trabajo que se hace en las universidades, lo que se llama investigación básica, y los servicios directos a empresas. Nosotros nos centramos, aunque no de forma exclusiva, en el desarrollo de tecnologías, que es la parte más importante.

Nuestros propios desarrollos experimentales se transfieren a la sociedad en forma de patentes o de desarrollos conjuntos con otras empresas, o contratos, acuerdos y convenios, que es lo habitual. A veces hemos creado incluso pequeñas empresas de base tecnológica para desarrollos de este tipo.

Nuestra relación con otras empresas siempre va en la línea de mejorar procesos energéticos, tecnológicos o medioambientales, o desarrollar nuevas ideas e implementarlas desde el punto de vista industrial.

¿Cuál es la relación actual entre los conocimientos de la Física y la propia implantación de las diferentes soluciones de estas tecnologías? ¿Está o no muy adelantada la teoría con respecto a la práctica?...

Una parte de la relación entre la Física y a tecnología es indirecta. Es decir, que para avanzar en el propio campo de la Física hacen falta desarrollos tecnológicos muy importantes porque se requieren precisiones muy grandes o condiciones límite.

Pero hay otra relación más directa, que es la que normalmente planteamos en este Centro, que son los propios trabajos cuyo contenido es predominantemente de “física”, orientados a generar algún tipo de tecnología nueva o mejorar las existentes.

En el área de la energía, pienso yo, lo más importante es darse cuenta de que actualmente el suministro energético que necesita la Humanidad es enorme y está dominado por el uso de los combustibles fósiles (petróleo, gas natural y carbón). Al lado de estas energías, con una contribución mucho menor, están la energía nuclear y las renovables.

Ahora bien, los combustibles fósiles tienen muchos problemas: escasez, presencia en pocos países, lo cual genera una fuerte dependencia en el suministro, y los efectos contaminantes (efecto invernadero y otros). Por eso un esquema energético sostenible tiene que basarse, en el futuro, en otro tipo de energías, que son las que he mencionado: energía nuclear de fisión, que es la que se usa en los reactores actuales; la energía nuclear de fusión, una de las energías del futuro, todavía hoy no suficientemente controlada y, finalmente, las renovables.

Un planteamiento, a mi juicio, muy sencillo aunque difícil de resolver. Por lo tanto se requieren desarrollos importantes en estas otras energías que, en la mayoría de los casos, tienen que ver directamente con la Física: tanto la energía solar, en su vertiente fotovoltaica como termoeléctrica, o la eólica o nuclear en sus dos vertientes. Por eso aquí, además de ingenieros o biólogos, trabajan muchos físicos.

Sin embargo parece que el desarrollo de esas otras energías alternativas depende de intereses económicos o industriales poderosísimos..

No, esa no es al menos mi experiencia. Los desarrollos se trasladan con cierta facilidad excepto cuando hay problemas económicos porque se requiere hacer inversiones grandes. Por ejemplo, en plantas de demostración, antes del paso al desarrollo industrial para un consumo masivo. Muchas veces las empresas no tienen medios para inversiones de esta magnitud ni tampoco existen recursos suficientes para favorecer una transferencia más rápida.

¿Ni siquiera podemos considerar que exista ese freno a las energías renovables?...

No, no… Al revés! Hay un desarrollo enorme de las energías renovables, que son más caras que las convencionales, con un apoyo público importante que, además, en el caso de la fotovoltaica, ha generado unas obligaciones que ahora se discuten, en cuanto a la cuantía de ese apoyo.

Ten en cuenta que las renovables están siendo explotadas y se están beneficiando económicamente, por un lado, por las compañías energéticas tradicionales, como Iberdrola, para la cual la energía eólica es una importantísima línea de negocio –es la empresa que gestiona más parques eólicos en el Mundo-, y otras empresas, nuevas, que no vienen del sector energético tradicional, y que están explotando con bastante éxito las energías renovables. Cuenta entre estas algunas que venían de otros sectores como la construcción o los equipamientos, eléctricos o mecánicos.

El desarrollo de las renovables está comprometido por otro tipo de problemas. Está comprometido por dos cosas: en primer lugar, son energías caras. Más que las convencionales. De modo que si se quieren mantener los precios actuales de la electricidad es necesario un apoyo público.

El otro problema es que son intermitentes: dependemos del Sol, que no hay por la noche o muy poco en caso de nubes, para la energía solar, y del viento para la eólica. Esto nos lleva al problema del almacenamiento.

¿Qué puede aportar la Física, junto con la tecnología asociada, a este problema del almacenamiento?

Bien, el almacenamiento masivo de energía eléctrica, destinado a amortiguar los altibajos en la producción eléctrica, se conoce desde hace mucho tiempo y es el bombeo de agua: a través de centrales hidroeléctricas de doble embalse: el paso del agua desde el embalse superior produce electricidad y, cuando hay exceso de electricidad en la red, unas bombas envían el agua desde un embalse inferior, al superior.

No conozco ese tipo de embalse…

Es que todavía su uso es escaso en España. La mayoría es de un solo sentido, por decirlo así. Aquí nos encontramos de nuevo con un problema económico, de inversión, y otro de naturaleza medioambiental: a la gente no le gusta o no quiere embalses cerca de donde viven.

Luego hay otro tipo de almacenamientos portables, como los que se usan para esta grabadora o para un coche, que son las baterías. Ya sabes que normalmente son de plomo/ácido; tienen muy poca densidad energética, es decir, pesan mucho y almacenan poca energía y, además, son muy contaminantes. En cambio para los otros dispositivos, móviles, portátiles, etc. se han desarrollado otras más eficientes y menos contaminantes que son las de ión-litio.

Si vamos hacia el coche eléctrico, el punto crucial será el almacenamiento de energía. El trabajo en este caso es de electro-químicos, sobre todo, y se está trabajando mucho.

Por otro lado, para las centrales termoeléctricas (transforman la energía solar en calor de alta temperatura y ésta en electricidad), se está desarrollando un tipo de almacenamiento térmico, de calor. Se almacena en tanques muy grandes, por ahora con sales fundidas, que se deriva hacia turbinas que, finalmente, producen electricidad.

Este es un sistema en experimentación, aunque ya hay una central termoeléctrica en Granada, capaz de un almacenamiento de 7 horas, y otra en construcción en Sevilla que tendrá una capacidad de almacenamiento de hasta 15 horas , es decir, que podrá funcionar durante prácticamente las 24 horas del día, aunque su fuente energética sea el Sol.

Las centrales eólicas adolecen del mismo problema de almacenamiento…

Exacto. Los grandes parque eólicos lo que hacen es entregar la electricidad a la Red, de manera que si hubiera suficientes centrales de bombeo, en caso de exceso de producción, como cuando se juntan la noche y mucho viento, no habría problema. Otra cosa es cuando esos aerogeneradores no están conectados a la Red. En este caso, de nuevo, debemos hablar de baterías, aunque se está trabajando en otro elemento de almacenamiento que es el Hidrógeno.

Si hay energía excedente, parte de ella se puede emplear en generar hidrógeno que, en el caso de un coche, puede funcionar utilizando ese hidrógeno en pilas de combustible.

¿El Hidrógeno no es una fuente de energía en sí mismo?...

No, porque no existe Hidrógeno libre en la Naturaleza. Solo existe combinado con el Oxígeno formando agua y en menor cantidad formando hidrocarburos. Así que hay que extraerlo y en ese proceso necesitaremos más energía que la que puede proporcionar en una pila de combustible. De modo que las aplicaciones del Hidrógeno son más o menos las mismas que las de las baterías y, posiblemente, el futuro pase por este tipo de almacenamiento portable, para los coches o para pequeñas centrales eólicas.

¿Está bien orientada nuestra política energética?

En cuanto a la diversificación yo creo que sí. Nuestro esquema energético es de los más diversificados de Europa: tiene una parte importante de renovables, una parte importante de nuclear (18%), que será fundamental en el futuro, una parte también importante de gas natural, otra importante de hidroeléctrica y una parte pequeña de carbón.

Otra cuestión es la política de precios o cómo remunerar o ahorrar energía, donde hay problemas graves: política de precios, déficit tarifario y demás. Cosas que pertenecen más al ámbito de las decisiones políticas y de orden económico.

La cuota de la energía nuclear en esa diversificación parece que aumentará…

Por lo menos habría que mantenerla, en su volumen actual, durante varias décadas. Cuando las energías derivadas de los combustibles fósiles disminuyan su aportación, por escasez u otras razones, posiblemente aumentará la cuota de la nuclear.

Tenemos mucha gente trabajando en esta energía, especialmente en la parte de tratamiento de residuos, que es uno de los problemas importantes de este tipo de energía, y en seguridad nuclear.

Otra parte de esta división de energía nuclear trabaja en lo que se llama cuarta generación de reactores nucleares, que esperemos existan dentro de 30 ó 40 años, y que podrían resolver el problema de los residuos.

Otro problema de esta energía es la escasez de Uranio. Esos futuros reactores de cuarta generación consumirán todo el Uranio actual y no únicamente la pequeñísima porción del Uranio que alimenta las centrales actuales.

¿Puedes explicar un poco más eso?

El Uranio que tiene más presencia en la Naturaleza es un isótopo que se llama Uranio 238 y que representa el 99,3%. El 0,7% restante es otro isótopo, que se llama Uranio 235, que es el que utilizan las centrales actuales por ser fisible en las condiciones de esas centrales.

El 238 hoy no se utiliza y forma parte de los residuos pero será el futuro combustible de esos nuevos reactores.

Luego ya a más largo plazo, todavía, está la energía de fusión, energía que se acabará controlando pero que es muy complicada y que necesita de fuertes inversiones. Aquí en el CIEMAT tenemos el Laboratorio Nacional de Fusión, equipado con una gran máquina de fusión, desde luego mucho más pequeña que el proyecto internacional ITER, en el que también participamos, por cierto.

¿Qué es lo que hace el CIEMAT en términos de divulgación?

Tenemos una pequeña unidad de cultura científica. Gente que trabaja en todo lo que tiene que ver con la presencia de la ciencia en la sociedad: campañas de comunicaciones y difusión, estudios, recomendaciones, etc. Luego tenemos un grupo de comunicación, muy activo, que se encarga, por ejemplo, de las visitas de los institutos al CIEMAT, entre otras labores de difusión.

Finalmente, tenemos también una página web que informa de todo lo que hacemos aquí

¿Crees que el ciudadano medio conoce todos estos aspectos relacionados con el consumo de la energía? ¿Crees que es importante que tengamos una idea clara sobre el esquema energético que has descrito?

Creo que es fundamental. El hecho de que se ignoren cosas fundamentales sobre la energía hace que la propia posición del consumidor sea imposible de mantener, por contradictoria.

Es decir, todo el mundo considera fundamental el hecho de disponer de energía, para el transporte o en forma de electricidad, abundante, segura y además barata. Pero esto es algo que no estamos seguros de poder mantener pues la energía es un bien precioso. La energía no es ilimitada y aun en el caso de las renovables estas son, por ahora, muy caras.

Por otro lado, el consumidor no quiere saber nada de tener cerca ninguna instalación relacionada con la producción de energía. Ni siquiera una central de ciclo combinado de gas, bastante inofensiva en sí misma, o postes de alta tensión… Incluso ahora hay gente muy molesta con los parques eólicos o con los parques solares porque afean el paisaje. Esta es una actitud imposible de mantener. Si al mismo tiempo queremos tener enchufes, transporte, etc., etc., en las condiciones actuales, es fundamental saber qué hay detrás de todo ello. Y lo que tiene que haber es enorme: plantas de generación, en algún sitio; sistemas de transporte de energía de alto voltaje o de su transformación para consumo doméstico; una tupida red de cables en todas las poblaciones, etc.

Desde el punto de vista del paisaje, ¿qué opinión te merecen los aerogeneradores? A mi, te adelanto, no me molestan en absoluto, precisamente por lo que representan como fuente de energía limpia.

Bueno, a mi tampoco me molestan. Cuando los veo pienso en el ahorro que supone respecto al uso de otras energías más contaminantes. Por otro lado un parque eólico implica una afectación leve porque es completamente reversible. Cuando se quiera se quita y no queda rastro en el paisaje.

Su implantación, además, ocupa un área muy pequeña respecto a la superficie total del territorio (aunque se vean mucho!). No, no tengo nada que objetar a que se instalen muchos aerogeneradores.