Divulgación de Ciencia e Ingeniería

martes, mayo 31

¿Acierta Alemania con el apagón nuclear para el 2022? 31/05/2011

Alemania ya lo dejó caer después del accidente nuclear de Fukushima y ahora se confirma. El pasado 30 de mayo, la canciller alemana Angela Merkel anunció  que su país acometerá una restructuración del sector energético, por el cual todas las centrales nucleares alemanas serán cerradas en el 2022. El plan pasaría por ir sustituyendo por energías renovables toda la electricidad producida mediante energía nuclear (en Alemania representa actualmente un 23%)

No se sabe muy bien si ahora mismo esta decisión de la canciller es una simple pose política que permita seguir gobernando, aunque no saldremos de dudas hasta dentro de unos años. No obstante, por el momento, y en previsión de lo que pueda pasar, Alemania ya se ha reservada la opción de echar este plan marcha atrás en caso de una crisis energética.

Lo que sí que está claro es que, de llevarse finalmente a la práctica este plan, las consecuencias serán muy negativas:·          
  • Aumento en el precio del Kilowatio eléctrico. El cierre progresivo de centrales nucleares y su sustitución por otras fuentes traerá un sobrecoste que se reflejará en el recibo de la luz y que, al final, será soportado con los consumidores. Derivado del sobrecoste en el precio de la electricidad, la producción industrial y otros sectores industriales también se verán afectados, ya que electricidad más cara implicará que tu producto final o servicio sea más caro y esto, con toda probabilidad, afectará a sus exportaciones. Un ejemplo que lanzamos, a modo de pregunta, sobre lo que estamos hablando: ¿seguiremos comprando vehículos producidos en Alemania pero, esta vez más caros, debido al aumento de precio de la electricidad alemana?
  • Aumento de la emisión de gases de efecto invernadero (CO2). El kilowatio electricidad producido por renovables presenta una serie de fluctuaciones/oscilaciones (en el caso de aerogeneradores dependerá básicamente de que sople el viento en el área donde estén ubicados) que hace que no toda la electricidad producida por nucleares pueda ser sustituida por renovables y, tendrá que ser sustituida electricidad generada por otro tipo de centrales que usen combustibles fósiles (fuel, carbón o gas) y que permitan una potencia eléctrica instalada constante, sin fluctuaciones y que pueda hacer frente a la demanda eléctrica. Resulta paradójico ver noticias publicadas recientemente y que se hacen eco del nuevo record de emisiones de CO2 durante año 2010 y, por otro lado, observar cómo la eliminación progresiva de centrales nucleares propiciará una mayor emisión de CO2 a la atmosfera.
Ahora sólo falta saber si habrá más países europeos que quieran apuntarse a esta corriente antinuclear y ver cómo afecta a la política energética común dentro de la Unión Europea.

domingo, mayo 29

¿Qué opinan los españoles del coche eléctrico? 29/05/2011

Según la encuesta publicada esta semana por el diario Expansión, el 69% de los españoles estamos a favor de los vehículos eléctricos enchufables. También resulta destacable que el 71 % de los encuestados optaría por vehículos híbridos (combustible-eléctrico) dado que la autonomía de los vehículos eléctricos es aún muy baja.

Los resultados de esta encuesta corroboran lo que ya se expuso en el artículo de opinión publicado por Canal Ingeniería el pasado19 de mayo.

miércoles, mayo 25

El puente de Tacoma. 25/05/2011

El Puente de Tacoma es uno de los clásicos ejemplos de errores o fallos de diseño en Ingeniería. En 1940, un puente que había entrado en funcionamiento meses atrás colapsa y cae ante la mirada ingenua de los que allí se encontraban. Un imagen vale más que mil palabras …

 
El puente se construyó en una zona en la soplaba habitualmente vientos laterales racheados y que hizo que el puente entrase en resonancia. A diferencia de lo que se pensaba en un principio, la causa no fue que entrase en resonancia directa debido a la frecuencia del viento racheado, aunque esto también contribuyó, sino que se debió a un fenómeno conocido como aeroelasticidad o flutter.

Vayamos paso a paso y veamos lo que ocurrió. La sección del puente tenía forma de H, como la que se muestra en el siguiente dibujo, y estaba sometida a fuerzas por viento lateral.


El viento al chocar contra el borde superior del lateral del puente emitía un vibración, a modo de zumbido, que se repetía  periódicamente de acuerdo a la frecuencia del viento. Aunque el puente ya se movía por fuerza del viento, fue esta vibración la encargada de amplificar el movimiento ondulatorio del puente y, en definitiva, causar el colapso del puente. Este fenómeno es el flutter o aeroelasticidad y, aunque es beneficioso en otras aplicaciones (instrumentos de música de viento o incluso en los aerogeneradores), en el caso del puente de Tacoma resultó nefasto.

La moraleja que se puede extraer de este acontecimiento, y de otros simulares que se han producido a lo largo de la historia, es que hay ciertas circunstancias (o cúmulo de circunstancias) que son casi imposibles de prever cuando se está haciendo un diseño y, sólo cuando se producen, son tenidos en cuenta en futuros diseños para evitar que vuelvan a ocurrir. Y desde luego no confundamos desconocimiento con negligencia.

Para aquel que desee profundizar más sobre este tema, este artículo proporciona más detalle sobre el flutter y su relación con la caída del puente de Tacoma.

jueves, mayo 19

El coche eléctrico. Mito o realidad. 19/05/2011

Como el yin-yang el coche eléctrico tiene su parte de mito y realidad. Actualmente hay una enorme campaña de marketing alrededor del coche eléctrico y, como todo en la vida, no es la panacea que resolverá nuestros problemas de desplazamientos y transporte y, todo ello, minimizando el impacto ambiental.

Fabricantes como Renault han apostado fuerte por vehículos 100% eléctricos (mediante baterías) y tienen la intención de empezar a comerciarlos a partir del 2012. Presentan un amplia gama que va desde un vehículo urbano, un sedan o pasando por furgonetas de pequeño tamaño (ver gama Renault ZE). En todos los casos me llama a atención lo siguiente:
-          Los vehículos se veden sin batería y es el cliente el que decide si compra la batería o la alquila.
-          Presenta varias modalidades de recarga (carga rápida y otra más lenta), pero lo que realmente me llama a atención es el sistema ‘quickdrop’ que propone Renault para sustituir la batería agotada por otra cargada utilizando un nuevo tipo de estaciones de servicio. La idea es interesante pero la principal pega que le veo es que el éxito de esta idea dependerá de que otros fabricantes se adhieran a ella o no, ya que el disponer de unas baterías estándar e intercambiables entre diferentes marcas de vehículos será el elemento que hará triunfar o fracasar esta idea.
-          La autonomía en todos los vehículos está en torno a 150 – 180 km, lo cual es aceptable para desplazamientos urbanos o entre ciudades próximas pero se me antoja claramente insuficiente para trayectos largos (ni siquiera con la opción quickdrop mencionada anteriormente). Hoy por hoy este es el cuello de botella de los vehículos eléctricos con baterías.

Hoy por hoy, la conclusión que se puede extraer es que una tecnología basada únicamente en baterías sólo es viable para desplazamientos urbanos, lo cual permitiría reducir la contaminación de nuestras ciudades. Para desplazamientos largos o para transporte por carretera esta tecnología no acabo de verla viable a día de hoy y otro tipo de soluciones, con motores híbridos de combustión y eléctricos, sí que resultarían más factibles.
Existen otras alternativas a las baterías cómo es el caso de la pila o célula de combustible que utilizan hidrógeno en combinación con el oxigeno para generar electricidad mediante reacción química por combinación del hidrógeno y el oxígeno. Es totalmente limpia ya que se genera agua como resultado de la reacción química y bastaría con que el vehículo llevase unos depósitos para almacenar el hidrógeno. Ahora bien, el principal problema de esta tecnología es que el hidrógeno es un gas altamente inflamable y difícil de almacenar, lo cual hace difícil que se apueste por esta tecnología. Aún así, hay fabricantes como BMW que ya han desarrollado hace tiempo prototipos basados en células de combustible.

Veremos en los próximos años cuál es camino que siguen los vehículos eléctricos y si estos se impondrán a otras soluciones actuales, también limpias, como la de BMW y sus motores de combustión como combustible el hidrógeno.
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Foto Gama Renault Z.E. Fuente Renault

lunes, mayo 9

Las energías renovables siguen ganando terreno en España. 09/05/2011

Aerogenerador. Fuente Internet
Según elmundo.es (enlace a la noticia), durante el pasado mes de abril, un 52% de energía eléctrica producida en España fue generado por energías renovable.

No cabe duda que esta es una buena noticia. No obstante, como ya se ha mencionado en posts anteriores, esta energía por sí misma no es suficiente para cubrir la demanda eléctrica.

Central nuclear de Fukushima. Presente y futuro de la energía eléctrica (II). 09/05/2011

A lo largo del siglo XX, los avances científicos y técnicos aplicados a campos como la medicina y la generación de abundante energía a un precio relativamente barato, han propiciado que el bienestar de las sociedades haya aumentado y que la población y esperanza de vida hayan crecido.

Quiero centrarme únicamente en la energía, ya que sin ella no habría habido un crecimiento industrial como el que ha habido hasta la fecha y, por ende, no se hubiese generado la riqueza y crecimiento que los países desarrollados experimentaron en el pasado siglo. El punto más importante es que mantener el nivel actual de bienestar (asumiendo un aumento de la población actual) y, si cabe aumentarlo, traerá un aumento de la necesidad de energía. Sin embargo, la  sociedad de puertas para afuera piensa en una energía “no contaminante” y de puertas para adentro lo más importante es disponer de un “enchufe” al cual enchufar mis aparatos eléctricos y que no sufra apagones por una demanda eléctrica excesiva causada por otros usuarios. En resumen, la sociedad demanda energía en el momento que lo desea y, seamos realistas, no está dispuesta a renunciar a su aire acondicionando en verano, ni a la vitrocerámica, ni a los dos televisores encendidos al mismo tiempo, ni a la playstation, ni a los ordenadores, ni a que su centro comercial favorito no pueda abrir por falta de suministro eléctrico. Esto son sólo algunos ejemplos y seguro que usted si ha llegado a este punto del artículo estará pensando en muchos más. No se apure, le voy a dar uno más que ahora está muy de moda y que aumentará la demanda de energía: el coche eléctrico. ¿Se imagina todo el mundo recargando al mismo tiempo las baterías de sus coches eléctricos? La respuesta es que el suministro eléctrico actual no es suficiente y habrá que aumentar la producción. Veamos las posibles opciones que tenemos:
  • Construir más centrales de carbón/fuel, aumentando la generación de gases de efecto invernadero. ¿Estamos dispuestos a ello con todo lo que se está escribiendo sobre el calentamiento global?
  • Construir más centrales de ciclo combinado (gas). Estas centrales al igual que las de carbón/fuel generan gases de efecto invernadero aunque son menos contaminantes. Lanzo la misma pregunta, ¿estamos dispuestos a ir por esta opción?
  • Construir más centrales hidroeléctricas. Esta opción es la más limpia pero en la práctica no hay tantos lugares donde construir las presas y lo más importante… ¿estarían dispuestos los afectados por la construcción de dicha presa a permitirlo además de los ecologistas?
  • Energías renovables. Veamos la energía fotovoltaica. Pues resulta que es carísima y el rendimiento de los paneles es muy bajo. Pasemos a la eólica. No es mala opción ya que los aerogeneradores producen una cantidad de energía más que aceptable pero tiene el inconveniente de que es una energía que fluctúa y depende, básicamente, de que haya viento y de su intensidad. Como energía de apoyo, sobre una base de energía estable es una buena opción, como comentaba antes, pero dada la demanda que vamos a necesitar, ¿estamos dispuestos a ver todas las lomas de las montañas llenas de aerogeneradores y destruir el entorno? (Sé que aquí saldrán los que dirán que los aerogeneradores también se pueden instalar en el mar … pero estos serán muchos más caros que los instalados en tierra y con costes de mantenimiento mayores que encarecerán el precio el Kw generado) 
  • Energía nuclear. Salvo por el hecho de que el material que se maneja es radiactivo y requiere de un tratamiento posterior una vez concluido el ciclo de vida del combustible nuclear, estamos hablando de:
  1. una energía limpia
  2. no emite gases de efecto invernadero
  3. no tiene fluctuaciones
  4. Energía relativamente barata en términos de Kilowatio-hora.
  5. Una central nuclear puede producir gran cantidad de energía.
  6. Las centrales de última generación utilizan materiales radiactivos menos contaminantes tras someterlos a un proceso de empobrecimiento.

  • Externalizar la producción de energía eléctrica, es decir, comprar energía eléctrica a otros países productores y con excedentes eléctricos. Esta opción tiene la ventaja de que no te preocupas de producir la energía ni de la fuente que la ha producido. Por el contrario, te hace dependiente del país suministrador, pudiéndote fijar los precios a su antojo y estando sometido a vaivenes políticos. No olvidemos, que en el caso de España compramos electricidad a Francia y, mayoritariamente, esta energía se genera en centrales nucleares. Así que en caso de que ocurriera en Francia algo parecido a Fukushima, simplemente por proximidad con nuestro vecino, no nos libraremos de sus efectos.

Conclusión

Como comentaba al principio, no pretendo hacer demagogia de la energía nuclear. Pero no es menos cierto, que el nivel de bienestar se ha debido como ya he mencionado a la disposición de energía eléctrica. Nuestros niveles de bienestar conllevan un riesgo que han estado asociado a una muy baja probabilidad de que ocurriesen catástrofes por nuestras acciones (como accidentes en una central nuclear o vertidos de petróleo en el mar por superpetroleros), pero todos nosotros, como sociedad, debemos pararnos a pensar que nuestro bienestar no está exento de riesgos y que nada es gratuito (aunque haya gente que así nos lo quiera vender). En definitiva, antes de emitir los juicios que se han escuchado durante mucho tiempo sobre la energía nuclear (y más si cabe en los últimos meses), todos debemos reflexionar a qué estamos dispuestos a renunciar para mantener nuestro nivel de bienestar actual o, en el peor de los casos, si estamos dispuestos a renunciar a dicho bienestar.
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Foto Central Nuclear de Fukushima. Fuente: Internet

viernes, mayo 6

Central nuclear de Fukushima. Presente y futuro de la energía eléctrica (I). 06/05/2011

El 11 de marzo de 2011 tuvo lugar en Japón uno de los mayores terremotos jamás acaecidos (al menos desde que los seísmos son registrados con mediciones fiables). Como consecuencia del terremoto y del posterior tsunami, la central nuclear de Fukushima se ve seriamente afectada, explotando el reactor número 2 y varios de sus reactores seriamente dañados. Gran cantidad de partículas radiactivas han sido liberadas tanto a las atmosfera como al océano con el consiguiente daño causado y
que sería causando en los próximos años. El 12 de abril de 2011, la Agencia de Seguridad Nuclear de Japón decide elevar la gravedad del accidente de 4 a 7 (máximo nivel). Sólo antes el accidente de Chernobil en 1986 había alcanzado este nivel.
No vamos a hacer aquí demagogia barata sobre las centrales nucleares puesto que se ha hecho mucha en los casi dos meses que han transcurrido desde el accidente. Vamos a limitarnos a sacar conclusiones y cómo esto puede afectar al futuro de la generación de energía eléctrica y, por tanto, a nuestro nivel bienestar
En este primer post, se hablará del tratamiento que se le ha dado a esta castástrofe por parte de los políticos

Políticos y agregados

Se han limitado hacer demagogia sobre la conveniencia o no de las centrales nucleares. Valgan algunos ejemplos:
  • El 17 de abril, el Comisario Europeo de Energía, Günther Oettinger, habló del Apocalipsis al referirse al accidente de Fukushima. Las reacciones en los mercados económicos y en la sociedad no se dejaron esperar pensando que el comisario disponía de información “privilegiada” que no había visto aún la luz. Nada más lejos de la realidad. Pocos días después, tuvo que reconocer que su comentario lo hizo en base a las noticias que había leído o visto por televisión. Sería objeto de otra entrada en este blog… pero me pregunto qué hace una persona sin estudios técnicos (según su curriculum estudió Derecho y, desde luego, no es mi intención infravalorar su capacidad como jurista) dirigiendo la política energética de todo un conjunto de países desarrollados como es la Unión Europea.
  • El 15 de Abril, a canciller alemana, Angela Merkel, decidió parar las plantas que fueron construidas antes de 1980 … toda una declaración de intenciones cuando a la vuelta de las esquina tenía unas elecciones y su grado de popularidad no estaba en su momento más álgido
  • Las Autoridades Japonesas no contaron (ni han contado hasta el momento) ni la décima parte de lo que ha pasado realmente en Fukushima. Impactante fue que el emperador del Japón se dirigiese a su pueblo cuando no lo había hecho desde la Segunda Guerra Mundial. Algo no cuadraba, aunque en aquel momento se podía achacar a la gran cantidad de víctimas y desaparecidos. También ha sido significativo que de la noche a la mañana se haya elevado de golpe el nivel de gravedad, pasando de 4 a 7.
  • Francia con 58 reactores nucleares, posiblemente ha sido el país más sensato en esta crisis, puesto que desde un principio alertó, indicando que la gravedad del accidente era peor de lo que se estaba comunicando. 
  • España, cuyo gobierno es claramente antinuclear, decide que las centrales españolas deben pasar unas pruebas de resistencia contra terremotos similares a los que Japón puede sufrir. Ni España se encuentra dentro de una zona de actividad sísmica como la de Japón ni las centrales españolas están expuestas a sufrir un tsunami (salvo quizás Valdellós II, pero esta central dispone de medidas de seguridad diferentes a  Fukushima), ya que este fue realmente el causante de los problemas en Fukushima al inutilizar los generadores diesel de la central y no poder suministrar energía para realizar la parada de seguridad de los reactores. Mucho me temo que lo de Fukushima se utilizará para acelerar el cierre de centrales en España.
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Foto Central Nuclear de Fukushima. Reuters

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