Entrades amb l'etiqueta ‘Jeremy Rifkin’

Energia, benestar i la calor del fred

divendres, 10/03/2017

Què és el millor que podem fer per no passar fred a casa a l’hivern?. Bé, de fet és una pregunta sense resposta clara, perquè el concepte de “millor” és evidentment ambigu. Què és el que realment volem? Podem pensar en termes de pagar poc, de gastar poca energia, de baixa contaminació, de sostenibilitat energètica…, i podem pensar en base a molts altres factors.

Però sí que podem fer unes quantes consideracions, basades en principis ben senzills de la física i la termodinàmica. És clar que tota la calor de la calefacció, estufa o llar de foc acaba marxant a l’exterior. Per tant, la temperatura de dins a casa a l’hivern depèn del que hi posem (energia que destinem a la calefacció) i de la facilitat que tingui en sortir de casa (aïllament). A més energia, més temperatura; a més aïllament, també. I, com que no només volem arribar a una determinada temperatura sinó que la volem mantenir tot el dia, el que ens cal és destinar-hi potència energètica mantinguda. Hem de gastar quilowatts, i els hem de gastar durant hores. Per això ens facturen els quilowatts hora.

Primera consideració: si volem poca despesa energètica, el que ens cal és un bon aïllament. Una casa molt ben aïllada, si no hi viu ningú, manté una temperatura gairebé constant i força agradable, estiu i hivern. És el que passa sota terra. Si l’aïllament de casa fos molt i molt bo i l’escalféssim a 20 graus abans d’anar-hi, quan entréssim a casa podríem apagar la calefacció i les estances no es refredarien: n’hi hauria prou amb la calor metabòlica del nostre cos, perquè seria una calor que la casa mantindria sense pèrdues. Fins i tot podria ser que acabéssim tenint massa calor i havent d’obrir alguna finestra.

Segona consideració: les bombes de calor són més eficients que les estufes. És poc intuïtiu, perquè estem acostumats a dir que a deu sota zero fa fred i que a 35 graus fa calor; però la física ens explica que deu sota zero són 263 graus Kelvin, i això, traduït, vol dir que l’aire de l’hivern, fins i tot quan és gèlid, conté bastanta calor. Les bombes de calor només són ascensors d’energia calòrica que pugen la temperatura del seu fluid refrigerant des dels 263 graus Kelvin a uns 303 o 310 graus Kelvin i aprofiten part de l’energia que ens aporta l’aire fred del carrer (vegeu la nota al final).

Tercera consideració: les bombes de calor són més eficients, però no sempre són els sistemes de menor cost. És el que dèiem, cal saber què volem dir quan parlem de “millor”. Per aportar una unitat d’energia de calefacció a casa, una bomba de calor pot acabar gastant aproximadament 0,3 unitats energètiques d’electricitat (vegeu un cop més la nota al final), que a la seva vegada consumeixen 0,9 unitats energètiques de petroli o carbó a les centrals elèctriques. Per tenir la mateixa unitat d’energia de calefacció, els sistemes de calefacció a gas acaben consumint de l’ordre de 1,4 unitats energètiques de combustible (en aquest cas, gas). El cost d’una i altra opció dependrà del país on visquem, dels sistemes de producció elèctrica, dels sistemes tarifaris i de la facilitat d’accés a un o altre combustible. Fins i tot, a la muntanya, el menys car serà sempre la llar de foc (o estufa) amb llenya, que a certs indrets és ben barata i que permet l’autoconsum. Hem de reconèixer que el cost energètic no té massa relació amb el cost econòmic que finalment hem de pagar cada hivern.

Quarta i darrera consideració: les bombes de calor poden ser sostenibles i poc contaminats. Perquè, quan al cost econòmic afegim els costos de producció i manteniment i els costos ambientals, les coses tornen a canviar. Si tenim en compte l’índex EROI, que mesura el quocient entre l’energia obtinguda i l’energia necessària per a construir les centrals (o sistemes eòlics o solars) i per al seu manteniment, veiem que el gas natural als Estats Units té un EROI de 67 (dades de 2005) mentre que al Canadà és de 20. Les energies solar i eòlica tenen valors d’EROI entre 14 i 18, comparables als del gas al Canadà però no pas als del gas d’Estats Units. Per tant, i en base a l’EROI, la decisió d’una persona als Estats Units sembla evident que hauria de prioritzar el gas natural. Ara bé, l’índex EROI és incomplet, ja que no inclou la contribució a la contaminació ni a l’escalfament global i a més és complex d’avaluar i no genera consens. El tema és polèmic i amb forts interessos econòmics que dificulten una anàlisi rigorosa i imparcial. Però hi ha gent tan poc sospitosa com en Jeremy Rifkin, que proposen solucions radicals i trencadores. Es tracta de pagar per la infraestructura però no per l’energia. Si necessitem energia, ens comprem un sistema solar o eòlic i després ja la tindrem a cost zero perquè ens vindrà del vent i del Sol (amortització a banda). És la ben coneguda auto-generació. És el que fem ara amb internet: ens comprem un mòbil i després cerquem informació a cost zero i compartim continguts sense pagar quasi res. Rifkin diu que la Xina ja aposta per aquesta solució i que està invertint molts diners en la digitalització de la producció elèctrica per a que milions de ciutadans xinesos puguin produir la seva pròpia energia solar i fins i tot puguin tornar els excedents a la xarxa elèctrica pública. No se’n parla, però està passant.

En resum: les solucions de benestar energètic amb perspectives de ser econòmiques, sostenibles i poc contaminants és probable que es basin en bombes de calor mogudes amb energia elèctrica auto-generada amb fonts renovables. No crec que triguem molts anys a veure-ho.

———

Per cert, en Bru Rovira explica que Juan Luis Cebrián va fer negocis a Sudan del Sud amb l’empresari espanyol d’origen iranià Massoud Zandi, que va aconseguir una llicència per explotar-hi petroli. Felipe González els va ajudar per a que poguessin aprofitar-se del cru, en una zona devastada per la guerra i l’espoli.

———

NOTA: L’eficiència de les bombes de calor es basa en aprofitar la calor que conté l’aire fred de fora de casa, a l’hivern. He explica molt bé la imatge que veieu a baix (que és d’aquesta web), i també aquest vídeo. Amb les dades del diagrama de baix, podem veure que una calefacció de gas, per donar-nos una unitat d’energia, consumeix 1,4 unitats d’energia del combustible. Una calefacció elèctrica de baixa temperatura (i baixa radiació) hauria de consumir una unitat d’energia elèctrica. Val a dir que el consum de gas és més elevat perquè, com mostra el diagrama, una part de l’energia de combustió (en aquest cas, 0,4), se’n va per la xemeneia. En canvi, una solució basada en el bombeig de calor ens acaba aportant la mateixa unitat d’energia amb un consum d’energia elèctrica de 0,3. Les 0,7 unitats restants, les agafa de l’aire fred del carrer.

L’interessant de tot plegat és el mecanisme que fa que que aquestes bombes de calor funcionin com veritables ascensors de calor. Suposem que la temperatura exterior és de 5 sota zero, i que dins de casa volem mantenir una temperatura de 20 graus. Com que no podem fugir del segon principi de la termodinàmica que diu que la calor sempre va del més calent al més fred, les bombes de calor necessiten dos salts tèrmics, que podem suposar (cosa força raonable) que són de l’ordre d’entre 5 i 10 graus. Una solució, per exemple, és dissenyar la bomba de calor de manera que mantingui una temperatura de 10 sota zero (-5-5) a l’exterior, mentre genera escalfor d’uns 30 graus dins de casa. El salt tèrmic de l’exterior fa que l’aire, que és a 5 sota zero, es refredi una mica més mentre escalfa el refrigerant (que com hem dit és a 10 sota zero i encara és més fred). I el salt tèrmic de dins a casa fa que aquest mateix liquid refrigerant, que la bomba ha escalfat fins els 30 graus, vagi passant calor amb un ventilador a l’aire de casa que es manté als voltants dels 20 graus. El sistema funciona perquè en tots dos cassos, la calor va del més calent al més fred i les molècules del que té una temperatura més elevada (aire a l’exterior, refrigerant escalfat dins de casa), que es mouen més de pressa, poden passar part de les seva energia calòrica a les del fluid més fred (refrigerant a l’exterior, aire ambient a l’interior). A escala molecular tot és senzill, perquè (a diferència del que passa a les nostres societats) sempre hi ha transferència de qui més té a qui més necessitat és d’energia. L’únic que cal és aconseguir que el refrigerant (en barreja de líquid més vapor) s’escalfi 40 graus per passar dels 10 sota zero fins els 30 graus que té a la sortida del compressor dins de casa, cosa que és més o menys fàcil en funció del tipus de refrigerant.

I, com és que aquestes bombes de calor tenen un bon rendiment? Com és que podem agafar tanta calor d’un aire del carrer que és a 5 sota zero? Doncs perquè la calor que conserva qualsevol fluid (aire o refrigerant) és proporcional a la temperatura, mesurada en graus Kelvin. És ben sabut que l’origen de l’escala de temperatures absolutes o Kelvin és als 273 graus sota zero. Si traduïm tot el que hem dit a aquesta nova escala, veurem que estem parlant de l’aire del carrer que és a 268 graus Kelvin, que passa energia calòrica a un refrigerant que es troba a 263 graus Kelvin. La bomba de calor escalfa aquest refrigerant fins una temperatura de 303 graus Kelvin, i finalment els ventiladors de l’habitació li treuen calor per mantenir la temperatura de benestar de 293 graus Kelvin. En aquesta nova escala, tot canvia: veiem que l’aire del carrer (que ens sembla fred) és en realitat força energètic. Les bombes de calor tenen un bon rendiment perquè només han de passar un fluid que ja es troba “a nivell” 263, fins “al nivell” 303. Si la temperatura fos una muntanya, podríem dir que les bombes de calor, per pujar fins al cim d’alçada 303, no es cansen gaire perquè comencen a una alçada de 263.

Com podeu veure en aquesta pàgina web (a l’apartat de “Heat pumps and refrigerators“), el cicle liquid-vapor de les bombes de calor és un cicle derivat del de Rankine, que es recorre en sentit invers al típic cicle de Carnot de les màquines tèrmiques perquè aquí el que cal bombejar calor. El cicle es mou quasi tota la estona amb el refrigerant en un estat de barreja entre líquid i vapor. La calor es capta de l’aire fred de fora a les fases d’evaporació i expansió, després el fluid es comprimeix mentre s’escalfa en forma de vapor, i finalment deixa anar la calor mentre es condensa.

Tres observacions finals en relació al diagrama de baix. En primer lloc, podem veure que l’eficiència de la bomba de calor compensa el comportament poc eficient de les centrals elèctriques tèrmiques, que implica que per obtenir 0,3 unitats d’energia elèctrica cal cremar al voltant de 0,9 unitats energètiques de combustible (en aquest cas, carbó). En segon lloc, el diagrama no inclou les pèrdues de la bomba de calor que fan que el seu rendiment sigui sempre inferior a l’esperat (si bombegem 0,7 unitats d’energia tèrmica de l’aire fred amb 0,3 unitats d’energia elèctrica, sempre obtindrem, dins de casa, menys de una unitat d’energia tèrmica). Finalment, val a dir que en qualsevol dels casos esmentats, podem disminuir els costos finals si usem sistemes d’emmagatzematge d’energia que permetin acumular-la durant les franges horàries en les que l’energia és menys cara o en les que podem disposar d’energia solar/eòlica distribuïda.

Els besnéts d’alguns polítics

dijous, 10/11/2016

Fa unes setmanes, la revista Scientific American va enviar un qüestionari amb 20 preguntes sobre ciència als candidats a les eleccions presidencials dels Estats Units d’Amèrica. Aquí trobareu tant el qüestionari com les respostes rebudes. El president electe dels EUA, quan contesta la pregunta sobre el canvi climàtic, es refereix al canvi climàtic sempre entre cometes tot afirmant que l’escalfament global provocat per l’home és un engany.

Quina por! Ens han elegit un president que influirà certament les nostres vides. Un president que (citant l’Ignasi Aragay) s’enorgulleix de masclisme i racisme mentre defensa la cultura de la violència i el diner com a mesura de totes les coses tot mantenint la incultura com a bandera i una increïble demagògia contra l’immigrant. Un president que no sap què és el mètode científic.

Perquè per entendre els perills de l’escalfament antropogènic, cal escoltar els científics quan ens parlen de probabilitats. Els experts de l’IPCC ens diuen que podem afirmar, amb un 95% de probabilitat, que l’escalfament és causat bàsicament per les activitats humanes. L’any 2007 establien que la probabilitat era del 90%, mentre que l’any 2001 ja deien que era del 66%. Ara és el 95%. Cada cop hi ha més consens i cada cop és més clar. El total d’experts científics que accepten que l’escalfament global té causes antropogèniques ja es troba entre el 90 i el 98%. Les conclusions de l’IPCC es basen en l’estudi probabilístic de diversos escenaris, anomenats RCP (els “Representative Concentration Pathways“). I la conclusió és molt clara: cada cop la situació és més irreversible, i és més greu per als més desemparats. Segons el darrer informe de Oxfam-Intermón, que cita l’índex de Risc Climàtic 2016, dels deu països més afectats per fenòmens meteorològics extrems ocorreguts entre 1994-2014, nou d’ells són països d’ingrés per càpita baix o mitjà baix. Oxfam explica que el canvi climàtic està indissolublement unit a la desigualtat econòmica. És molt trist dir-ho, però l’escalfament global antropogènic serà la gran arma de destrucció massiva del segle XXI, que patiran els nostres néts. Ho diu fins i tot el Departament de Defensa dels EUA, que està prenent mesures per protegir els “interessos nacionals nord-americans” (cito textualment) davant el risc de guerres, episodis de fam i moviments massius de desplaçats.

Una persona tan poc sospitosa de ser anti-sistema com és en Jeremy Rifkin ens està explicant, una i altra vegada, que cal abandonar els combustibles fòssils el més aviat possible i fer un pla realístic que ens porti a l’ús massiu de les renovables. El podeu escoltar en aquest vídeo. Rifkin proposa l’ús de micro generadors o estacions solars autònomes com les que ja s’estan desplegant a molts països amb el nom de micropower stations o de off grid solar systems. L’esquema de la imatge de dalt, que podeu trobar a aquesta web, explica el que ja s’està fent a l’Índia i altres llocs. La generació d’energia és autònoma a cada habitatge o conjunt de cases, s’emmagatzema per al seu ús quan sigui necessari, i els excedents es venen a la xarxa elèctrica (que passa a ser un mitjà d’intercanvi d’energia). L’energia és gratuïta, però, és clar, cal haver comprat el sistema de generació i emmagatzematge. És un sistema coherent amb les economies emergents basades en internet: paguem pel mòbil però no per l’ús quotidià de les aplicacions, i compartim cada cop més coses. La implantació real de les estacions solars autònomes demostra que es pot dissenyar un pla mundial a mitjà termini  per abandonar els combustibles fòssils i aturar l’escalfament antropogènic del planeta. Només cal escoltar, entendre el que ens diuen els científics i voler-ho fer. Però no sembla que sigui el cas als EUA ni a Espanya. Perquè les estacions solars autònomes ja comencen a ser populars a Índia, Kènia, Etiòpia, Tanzània, Indonèsia i altres països, però a Espanya el govern, que subvenciona els combustibles fòssils, les ha prohibit.

Si els governants haguessin de superar proves de selecció (com ja feien els xinesos durant la dinastia Han) abans de ser candidats i si aquestes proves incloguessin aspectes relacionats amb la cultura, les humanitats i una certa cultura general científica, segur que estarien en condicions d’entendre els arguments de l’IPCC i podrien basar les seves decisions en les evidències científiques sense dir bajanades.

En base als arguments probabilístics de l’IPCC no tinc cap dubte en afirmar que, amb una molt alta probabilitat, els besnéts de Donald Trump (i també els de Mariano Rajoy), quan pateixin les conseqüències de l’escalfament global, maleiran la ceguesa interessada i manca absoluta de visió de futur dels seus besavis.

Per cert, la Naomi Klein diu que finalment estem començant a acceptar que el canvi climàtic porta al desastre econòmic i a les guerres.

L’energia gratuïta

dimecres, 27/07/2016

Fa anys, en Jeremy Rifkin va escriure el seu conegut llibre sobre l’economia de l’hidrogen. Deia que era urgent trobar el reemplaçament dels combustibles fòssils, i pensava que la solució, sobretot pel que fa al transport de l’energia, vindria de la mà de l’hidrogen. Tot i això, reconeixia que les solucions basades en l’hidrogen no són fàcils, per la seva perillositat i pels problemes associats al seu transport i distribució. Ara, 14 anys després, ha escrit un nou llibre (“La sociedad de coste marginal cero“) on fa una proposta molt més imaginativa, interessant i revolucionària: l’energia ha de ser gratuïta.

A banda de la proposta concreta, que comentaré tot seguit, la reflexió que immediatament em va venir al cap i que també li fa l’entrevistador és que pensar que l’energia pugui ser gratuïta és simplement utòpic, perquè els grans monopolis energètics no ho permetran. I aquí, la reacció de Rifkin és demolidora. El problema no és el que diguin els gegants energètics, que en aquests moments ja és irrellevant, diu. El problema és el gegant que tenim a l’habitació, que fins ara no veiem i que és infinitament més gran que aquests suposats gegants energètics: el gegant del canvi climàtic. Haurem de canviar de model energètic i de model global per pura necessitat, perquè el canvi climàtic serà devastador per a tothom, marginats i poderosos, i ens arrossegarà com a formigues. Jeremy Rifkin explica el que els científics ens estan dient per activa i per passiva: que els propers 50 anys veurem (o veureu) fenòmens meteorològics inèdits, amb tempestes gegantines, sequeres mortals i ciutats que quedaran anegades pel mar. Diu que la humanitat, al segle XXI, s’enfronta al moment més decisiu i terrorífic de la seva història com a espècie. Tot i això, creu que hem de confiar que les tecnologies que ens ajudaran a combatre-ho poden avançar molt en les properes dècades.

El que diu en Jeremy Rifkin és que com que ni el vent ni la llum del Sol ens passen cap factura, l’ús d’energies renovables pot ser (i ha de ser) gratuït. La solució és pagar per la infraestructura però no per l’energia. Si necessitem energia, ens comprarem un sistema solar o eòlic, però després ja la tindrem a cost zero perquè ens vindrà del vent i del Sol. És la ben coneguda auto-generació (ho teniu per exemple en aquesta web, que és d’on he tret la imatge de dalt). Pot semblar estrany, però el que proposa en Rifkin és simplement estendre l’economia col·laborativa d’internet al camp de l’energia. Comprem un portàtil o un mòbil, però desprès compartim els continguts sense pagar quasi res. És una economia en la que la gent pot viure i fins i tot guanyar diners creant i produint música, vídeos i continguts quasi gratuïts, perquè la tecnologia digital comporta costos marginals quasi nuls. Rifkin, a l’entrevista, diu que la Xina ja aposta per aquesta solució i que està invertint molts diners en la digitalització de la producció elèctrica per a que milions de ciutadans xinesos puguin produir la seva pròpia energia solar i fins i tot puguin tornar els excedents a la xarxa elèctrica pública. No se’n parla, però està passant. Està passant mentre a casa nostra se’ns prohibeix l’auto-generació.

D’altra banda, hi ha una noticia que ha tingut poc ressò, malauradament. La noticia és que l’avió solar de Bertrand Piccard, el Solar Impulse II, va arribar ahir a Abu Dhabi i es va convertir en el primer avió d’energia solar que fa la volta al món. El projecte d’en Bertrand Piccard és encara molt incipient, però no deixa de ser tot un símbol (ho podeu veure en  aquest vídeo), en el mateix sentit que comenta en Jeremy Rifkin: un cop disposem de la infraestructura adequada, es pot viatjar amb energia solar i el cost és zero. I es pot fer volant!

Arundhati Roy, però, no és tan optimista. Arundhati veu cada dia els efectes del capitalisme salvatge a la Índia, on les 100 persones més riques concentren una riquesa igual a la quarta part del PIB total del país. I pensa que les empreses energètiques voldran protegir el seu negoci al preu que sigui, com ja fan ara. Diu que ho faran amb guerres que costen milers de milions de dòlars i un nombre esgarrifós de vides, o amb mecanismes més subtils de propietat creuada de mitjans de comunicació i altres per “orientar” adequadament l’opinió pública. Per això, creu que cal acabar amb la propietat creuada en el món dels negocis: Les empreses mineres i extractores no han de poder controlar els mitjans de comunicació, els fabricants d’armes no han de poder tenir cadenes de televisió, les farmacèutiques no han de controlar els fons públics de salut.

L’Arundhati Roy diu que l’aigua, l’electricitat, la sanitat i l’educació no poden ser privatitzats, i que tothom ha de tenir dret a l’habitatge, l’educació i l’atenció sanitària. Jo afegiria que tothom ha de tenir dret a l’energia, perquè, seguint el que proposa en Jeremy Rifkin, el món d’aquí 30 o 40 anys no podrà seguir com ara i haurà de canviar de model. En d’altres paraules, els drets humans del segle XXI hauran d’incloure l’accés gratuït a l’energia. És difícil, però les alternatives són encara més fosques, perquè ens esperen anys molt problemàtics i tremendament conflictius. Fa poques dècades anàvem baixant riu avall, però ara ja estem caient per la cascada (mireu el vídeo que fa poc recomanava en Ramon Folch). Si les actuals empreses extractives insisteixen en mantenir els seus guanys i privilegis, tindrem fenòmens meteorològics mai vistos, inundacions, sequeres, milions de desplaçats, guerres i violència. D’altra banda, si finalment ens decidim a deixar el que queda de petroli sota terra tot convertint-nos a les energies renovables de pagament, l’energia deixarà de ser un dret per passar a ser el mitjà d’enriquiment d’uns quants, a costa de guerres, desigualtats i pobresa energètica a molts indrets. Com que cap d’aquestes dues darreres solucions sembla recomanable, només cal esperar que l’elefant a l’habitació ens faci reaccionar adequadament i que ens adonem que cal un canvi complet de model energètic a nivell mundial.

———

Per cert, Arundhati Roy recorda que el comunisme va fracassar, però diu que el capitalisme també fracassarà, perquè no té ànima humana.