Ramon

Ramon
Ramon Gallart

dimecres, 31 de març del 2021

Guanyadors i perdedors de la transició energètica.

Tenir en compte múltiples objectius socials diferents dels costos, és fonamental per passar dels combustibles fòssils a l’electricitat renovable. 



El European Green Deal, té com a objectiu reduir dràsticament les emissions de gasos d’efecte hivernacle al sector elèctric el qual, podrien tenir substancials impactes econòmics i socials a les regions d’Europa central. Algunes regions podrien beneficiar-se més que d’altres de les noves oportunitats laborals i de la reducció de la contaminació atmosfèrica, mentre que d’altres s’enfronten a amenaces per  l’eliminació progressiva de les centrals nuclears i de carbó. 

Aquesta transició, cap a l'electricitat renovable corre el risc de crear nous guanyadors i nous perdedors. En un estudi publicat es quantifiquen els impactes  associats als objectius d’electricitat d’Europa, així com les desigualtats en costos, llocs de treball, emissions de gasos d’efecte hivernacle i partícules i ús del sòl. L’estudi demostra que és possible una distribució uniforme i justa de les tecnologies.

L’èxit futur per reduir les emissions de gasos d’efecte hivernacle, dependrà de la pública acceptació de les tecnologies disponibles, dels seus costos, però també dels seus impactes sobre la societat.  Els aerogeneradors, per exemple, es troben preferentment en zones ventoses properes a les costes oceàniques on poden generar més electricitat durant l'any. Tot i que les turbines eòliques podrien proporcionar nous llocs de treball, també poden degradar el paisatge i repercutir negativament en l'acceptació pública de noves instal·lacions. Les zones, varien de manera molt significativa quant a la seva capacitat per generar electricitat renovable, així com els seus costos. Un enfocament exclusivament en l’eficiència de costos pot conduir a desigualtats entre zones. Al contrari, establir només objectius socials, faria que l’electricitat sigui menys assequible.

Per tal de trobar el compromís adequat, s'han modelat 100 escenaris tècnicament i econòmicament viables, que podrien assolir els objectius del sector elèctric centreeuropeu en el 2035. A partir d’aquests escenaris, els investigadors destaquen els compromisos dels objectius de rendibilitat, electricitat renovable i igualtat regional.

Per abordar els aspectes regionals, s’ha tingut en compte una resolució espacial molt elevada. Aquest és l'estudi de modelatge més gran que té en compte consideracions d'equitat en aquests detalls espacials. En aspectes concrets, l'estudi se centra en les 650 regions de sis països d'Europa central: Suïssa, França, Polònia, Àustria, Alemanya i Dinamarca. Considera totes les principals tecnologies per generar electricitat, com la solar, l’eòlica, la biomassa i l’energia hidroelèctrica, i avalua els seus impactes regionals sobre els costos, l’ocupació, les emissions i l’ús del sòl. Es van modelar més de 100 escenaris per a l’estudi, de manera que es van seleccionar els tres escenaris més extrems per ressaltar els compromisos en la millora dels diferents objectius.



Igualtat regional a un cost assequible

L’estudi, demostra que aquests tres escenaris requereixen vies d’implementació molt diferents i condueixen a diferents impactes regionals. L'escenari de minimització de costos, fomenta una concentració espacial de costos i llocs de treball a algunes poques regions i, per tant, fomenta les desigualtats regionals. L’escenari d’igualtat regional fomenta uns costos de distribució i llocs de treball més uniformes, així com una reducció de les emissions, però tindria un impacte negatiu en l’ús del sòl. L’escenari que maximitza la generació d'electricitat renovable, té els impactes més greus en termes d’elevats costos i impactes en l’ús del sòl. Per tant, no es pot assolir cap objectiu sense afectar els altres i cal fer compromisos per fer la transició. Es demostra que és possible un compromís viable per garantir que els costos i beneficis de la transició renovable es reparteixin de manera uniforme entre regions, sense afavorir ni perjudicar cap regió. No es poden evitar els augments de costos, però poden ser acceptables si es poden millorar els objectius ambientals i socials d'una manera equitativa.

Justícia i equitat

Els països d’Europa central, han establert estratègies i plans ambiciosos per reduir les emissions de gasos d’efecte hivernacle en els propers 15 anys. Per exemple en el 2035, Suïssa té com a objectiu produir aproximadament quatre vegades més electricitat a partir de fonts d'energia renovables que avui. França, per la seva banda, voldria reduir la seva producció del 50%. 

Els models dels sistemes energètics són eines populars per als responsables polítics per transitar per la transició, quantificant la viabilitat tècnica i la rendibilitat de les estratègies d’energia verda. Tanmateix, la majoria de models no ofereixen una imatge més integral dels impactes i les desigualtats associades a la transició. Els polítics i els responsables de la presa de decisions saben que, sense equitat i justícia, els ciutadans no s'adheriran a aquests objectius, que corren el risc de quedar obsolets. Ara aquest estudi,  proporciona una potent eina que integra la igualtat regional i els objectius socials.

Font: Universitat de Ginebra (UNIGE) 

diumenge, 28 de març del 2021

Final de l’hexafluorur de sofre.

Les torres elèctriques i els cables, formen part del paisatge dels països industrialitzats. Menys visibles però igual d’importants són les cel·les de maniobra. 

Molts d’aquests dispositius, són àmpliament utilitzats en sistemes de transport i distribució, així com en instal·lacions comercials i industrials. Tots ells, integren SF6 que és un gas d’efecte hivernacle. Afortunadament,  les taxes de fuites són baixes i els accidents són molt puntuals.

La gran quantitat de SF6 utilitzat a nivell de mitja tensió (MT) i alta tensió (AT),  genera problemes en el medi ambient. Això cada cop és més freqüent, ja que les extensions de xarxa en curs i la integració d’instal·lacions d’energies renovables estan augmentant el volum de SF6.

Hi ha alternatives ecològiques i eficients?

La normativa comportarà una disminució de l’ús de SF6 en un futur proper?

Per respondre a aquestes preguntes, cal fer servir els resultats del recent estudi empíric sobre l’impacte ambiental i socioeconòmic del SF6 i les seves alternatives. Aquest estudi, se centra a nivell de la MT, on les tecnologies alternatives són més avançades i s’espera que guanyin  més ràpidament terreny, que a nivell de l’alta tensió.

El gas d’efecte hivernacle més potent

Amb un impacte de l’escalfament global 23.500 vegades superior en comparació amb el CO2 i una vida atmosfèrica de 3.200 anys, el SF6 és el gas d’efecte hivernacle més nociu conegut. No en va, el Protocol de Kyoto llista l’SF6 com un dels sis gasos d’efecte hivernacle restringits per al seu ús (juntament amb CO2 , CH4 , N2O, HFC i PFC).

No obstant això, a causa de les seves excel·lents propietats tècniques, el SF6 s'ha utilitzat cada vegada més com a mitjà aïllant als nivells de tensió d'AT i MT des dels anys 50. Un dels seus principals avantatges és que permet fer instal·lacions més compactes,  en comparació amb els aparells aïllats amb aire. Aquest és un criteri especialment important a les zones urbanes on l’espai és limitat.

Switchgear és un terme general que abasta els dispositius de tall i la seva combinació amb equips de control, mesura, protecció i regulació associats. Aquests dispositius es troben a tot el sistema de transport i distribució d'energia.

Considerada rendible i d’alt rendiment, la tecnologia SF6 juga un paper important per a la fiabilitat de les xarxes de transport i distribució d’ energia a Europa, que constitueix l’eix vertebrador de la infraestructura necessària per oferir la transició energètica.

La Comissió Europea vigila SF 6

La normativa vigent de la UE sobre gasos F, prohibeix l'ús del SF6 en moltes aplicacions no elèctriques, però no en aparells de tall a nivell de MT. Avui dia, aproximadament dos terços dels 15 milions d’aparells de commutació de MT instal·lats a Europa (UE28) utilitzen SF6. Quan es va revisar per última vegada el reglament de la UE sobre gasos F en el 2014, es va considerar que no hi havia disponibles alternatives fiables i rendibles al SF6 .

No obstant això, al sector de la MT, aquest panorama està canviant lentament gràcies al progrés tecnològic. Recentment, la Comissió Europea ha publicat un informe que revalua la disponibilitat d’alternatives al SF6 en aparells de maniobra en MT. Basant-se en aquest informe, la Comissió podria suggerir esmenes a la regulació actual, inclosa una eliminació progressiva del SF6 en els aparells de maniobra a MT.

La indústria adoptarà alternatives sense SF6 ?

Avui dia, hi ha al mercat diferents alternatives a l’aparell SF6. Tot i això, els usuaris, semblen reticents a adoptar-los.

En aquest context, s'ha realitzat una enquesta a gran escala per entendre millor els criteris de compra del clients de cel·les de maniobra a nivell de MT, inclosos els aspectes tècnics, econòmics i mediambientals.

Els enquestats, van ser seleccionats per ser representants de l’empresa amb coneixements sobre aparells de maniobra. L’enquesta va ser completada de forma anònima per un total de 443 enquestats a cinc països europeus durant el novembre de 2019 i el gener de 2020.

Els resultats, revelen que els usuaris de sistemes de maniobra generalment preveuen una disminució de l’ús de la tecnologia SF6. Al mateix temps, segueixen sense saber quina tecnologia substituirà probablement el SF6. Les alternatives  actualment disponibles, es perceben com que ocupen massa espai, que són massa costoses o que no estan disponibles a proveïdors fiables.


De fet, la disminució en l’ús de SF6, sembla que es basa principalment en les polítiques: una majoria del 54% dels enquestats indiquen que les polítiques i les regulacions són el principal motor de la decisió de la seva empresa d’adoptar alternatives lliures de SF6 . Preguntats sobre les polítiques en general, els enquestats consideren els incentius financers (per exemple, subvencions) per als usuaris de cel·les de MV i la prohibició completa del SF6 com les dues polítiques més útils per promoure l’aparell de distribució MV sense SF6.

Pagar per aparells més respectuosos amb el medi ambient

Segons els enquestats, un preu de compra més alt és una de les principals barreres per a l'adopció d'una alternativa lliure de SF6. Al mateix temps, els participants a l'enquesta estaven disposats, en principi, a pagar més per opcions de commutació respectuoses amb el medi ambient, de mitjana fins a un 20% en comparació amb el seu preu de compra habitual. De la mateixa manera, la compatibilitat ecològica es va identificar com un dels criteris de compra més importants per als aparells de maniobra de MT.

Això indica que els clients estan disposats a avançar cap a alternatives   lliures de SF6 i, per tant, més ecològiques, tot i que queden barreres.

Accelerar la transició

El fet que els clients semblin preocupar-se pels aspectes ambientals en comprar aparells de MT suggereix que una etiqueta ambiental per als aparells de  MT podria ajudar a accelerar l’adopció de tecnologies alternatives. Aquesta etiqueta podria incloure, per exemple, una avaluació de l’impacte ambiental del producte o utilitzar-se per certificar l’aparellament lliure de gasos F.

Per adoptar àmpliament, les alternatives lliures de SF6 no només han de complir els requisits ambientals, sinó també tècnics i econòmics.


Tenint en compte aquestes limitacions, sembla poc probable que les forces del mercat siguin suficients perquè la majoria dels usuaris de commutació canviïn a tecnologies alternatives en un futur proper.

Una etiqueta de producte, podria donar suport a la transició, però és probable que siguin necessàries intervencions polítiques més profundes. Tot i que els volums de producció d’alternatives segueixen sent baixos i els preus elevats, els incentius financers per als usuaris podrien estimular l’adopció.

En última instància, una eliminació progressiva de SF6 en aparells de commutació MT impulsaria inevitablement fabricants i usuaris cap a solucions alternatives.

Font: Ramon Gallart



dimecres, 24 de març del 2021

Oportunitats del hidrogen en un futur sistema energètic integrat.

Una nova investigació, identifica les oportunitats clau de l'hidrogen per proporcionar sinergies al sistema energètic dels EUA i quantifica els seus possibles impactes en els mercats d'hidrogen.



L’hidrogen, és l’element més abundant de l’univers, amb molts usos actuals i potencials a les indústries químiques i refineries, fabriques i transport. Produir-lo, també pot ajudar a resoldre reptes relacionats amb la integració d’alts nivells de fonts  renovables variables de la xarxa. L’Oficina de Tecnologies de Cel·les de Combustible i Hidrogen de l’Oficina d’Eficiència Energètica i Energies Renovables de DOE lidera la iniciativa H2@Scale per avançar en la producció, el transport, l’emmagatzematge i la utilització d’hidrogen a preus accessibles en múltiples sectors energètics.

Mitjançant la iniciativa, els analistes de NREL, en col·laboració amb els investigadors del laboratori nacional Argonne, laboratori nacional Idaho, laboratori nacional Lawrence Livermore i experts de la indústria, van avaluar el potencial tecno-econòmic per la realització d’un sistema d’energia d’hidrogen integrat a mitjans del segle XXI.

El concepte H2@Scale, es basa en utilitzar l'hidrogen com a intermediari energètic per integrar sectors al sistema energètic. L'hidrogen, pot ser una alternativa a les actuals fonts d'energia  per a la indústria i el transport i així, proporcionar un mercat més gran i una càrrega flexible d'electricitat, que pot impulsar el desplegament de la generació d'energia renovable.

El concepte d’escala  H2@Scale

La visió  H2@Scale, es basa en que l’hidrogen actuaria com una infraestructura energètica que complementaria la xarxa elèctrica, a més de tenir un paper més important als sectors industrial i de transport. Avui, la demanda d’hidrogen dels EUA és de 10 milions de Tm anuals. Principalment, s'utilitza al sector industrial per a la refinació de petroli, la fabricació de fertilitzants i la producció de productes químics. Els nous usos de l’hidrogen avaluats a l’informe, inclouen la fabricació d’acer, els combustibles sintètics, l’emmagatzematge d’energia, la injecció al sistema de gas natural i els vehicles amb piles de combustible. L'estudi va caracteritzar el potencial econòmic del consum d'hidrogen en els sectors actuals i emergents, donats els avenços en R+D i els preus variables del gas natural i l'electricitat. En el 2050, l'estudi estima que la demanda dels EUA d'hidrogen podria augmentar fins a 22-41 milions de Tm/any.

Un dels mètodes avaluats de generació d’hidrogen,  és l’electròlisi, que divideix les molècules d’aigua en àtoms d’hidrogen i oxigen mitjançant electricitat. L’electròlisi té baixes emissions quan l’electricitat es genera mitjançant energia renovable o nuclear, però actualment és més cara que la producció d’hidrogen a partir del gas natural. L'estudi va avaluar el potencial d'electròlisi basat en R+D que redueix el cost de l'electrolitzador i la integració dels electrolitzadors amb la xarxa elèctrica a granel i amb les centrals nuclears.

Com que els electrolitzadors de baixa temperatura només requereixen uns segons per encendre’s i funcionar a la màxima capacitat, l’hidrogen també pot complementar fonts d’energia renovables variables mitigant problemes d’intermitència. Pot servir com a càrrega sensible a la xarxa elèctrica, millorar l’estabilitat de la xarxa, reduir la reducció i crear un flux d’ingressos addicional per als generadors d’electricitat. Aquesta funcionalitat pot donar suport a l’augment de la penetració de les renovables. Per exemple, l’anàlisi H2@Scal, indica que un augment de la generació eòlica fins a 2X és factible donat el creixement de la demanda d’hidrogen i l’ús d’electrolitzadors per monetitzar l’electricitat de baix cost i disponible de manera intermitent.

Agregar la demanda futura

Aquest informe és el primer tractat de forma integral sobre el potencial econòmic de la futura demanda multisectorial d’hidrogen als Estats Units. Els analistes van identificar el potencial d'un augment de dos a quatre vegades en la potencial demanda  d'hidrogen en cinc escenaris futurs. La producció d'hidrogen en aquests escenaris requeriria del 4% al 17% de l'ús d'energia primària dels EUA, si es compleixen els objectius d'R+D i es superen les barreres.

Els cinc escenaris es basaven en supòsits clau com els preus dels recursos, les condicions del mercat, la investigació i el desenvolupament de la tecnologia de l’hidrogen i la disponibilitat d’infraestructures. L’escenari de referència utilitza les condicions actuals, assumint poca tecnologia o desenvolupament del mercat. L’escenari d’electròlisi de menor cost assumeix la tecnologia i el desenvolupament més agressius del mercat, amb els tres escenaris restants dins d’aquest rang.


Basant-se en els supòsits i els preus que pagaran els usuaris per l’hidrogen, el potencial del mercat podria ascendir a 22-41 milions de tones mètriques anuals. Els motors clau d’aquest creixement inclouen els preus del gas natural i la reducció del cost de l’electròlisi a baixa temperatura, tot i que la demanda pot augmentar amb altres opcions d’ hidrogen de baix cost .

La major part del creixement es produirà probablement a les zones urbanes, però la refinació de metalls, la producció de biocombustibles i la producció de metanol podrien augmentar a les zones rurals.

Preguntes a resoldre

Per aprofitar el potencial del concepte H2@Scal, caldrà continuar la investigació, el desenvolupament i el desplegament, especialment per a la tecnologia dels electrolitzadors. A més, la contínua evolució dels mercats d’electricitat que permetria als electrolitzadors monetitzar els serveis d’energia i xarxa que poden proporcionar permetrien oportunitats considerables. Les futures anàlisis haurien de tenir en compte qüestions regionals, costos de transport i emmagatzematge i factors clau en les transicions econòmiques per fer créixer els mercats identificats.

Font:  Laboratori Nacional d'Energies Renovables (NREL) del Departament d'Energia dels Estats Units (DOE)