Catalunya hauria de dissenyar polítiques energètiques fixant-se més en França i menys en Alemanya?
15/05/2021
La Unió Europea s’ha proposat a través del seu “European Green Deal” l’ambiciós objectiu d’aconseguir que Europa es converteixi en un continent climàticament neutral fins al 2050, i reduir les emissions de gasos d’efecte hivernacle un 40% fins al 2030, comparat amb els nivells de 2019. En aquest sentit, s’han dissenyat i presentat diverses bateries de polítiques amb fortes implicacions a tots els sectors de l’economia; entre les quals, s’hi compten polítiques de promoció de l’economia i la indústria circulars, descarbonització d’indústries d’ús energètic intensiu, mesures d’eficiència energètica en la construcció i la renovació d’edificis, producció sostenible d’aliments i mesures de mobilitat intel·ligent, entre d’altes. Respecte de la política energètica, els tres pilars fonamentals del European Green Deal son: prioritzar les mesures d’eficiència energètica, desenvolupar un sector energètic basat principalment en energies renovables, assegurar un subministrament assequible d’energia a l’UE, així com desenvolupar un mercat energètic europeu completament integrat, interconnectat i digitalitzat.
Com sovint succeeix a la política europea, França i Alemanya determinen en bona mesura com els projectes i les directives de l’UE s’acaben desenvolupant a la pràctica. Essent dos països constitutius del cor econòmic, geogràfic i històric de la Unió Europea, ambdós avancen en les seves estratègies energètiques en línia amb els compromisos UE 2030, anticipant augments significatius de la capacitat instal·lada d’eòlica i solar fotovoltaica. Tanmateix, ambdós països parteixen de panorames energètics molt diferents i, per tant, segueixen camins també molt diferents.
Pionera en la descarbonització
Alemanya, amb els seus més de 83 milions d’habitants i essent el motor econòmic incontestable de la Unió Europea, és percebuda majoritàriament arreu com una pionera en el procés de descarbonització mundial. La seva estratègia consisteix actualment en advocar fortament per les energies renovables i, el 2011, encara sota la impressió del desastre nuclear de Fukushima, una gran majoria del Bundestag alemany va votar a favor de recuperar el seu antic pla d’abandonar les energies nuclears fins l’any 2022.
Actualment, Alemanya genera aproximadament un 41% de la seva electricitat de combustibles fòssils, un 12% de fonts nuclears, i un 45% de fonts renovables, essent l’eòlica onshore (aerogeneradors instal·lats a terra) amb diferència la font renovable de més pes. Tanmateix, tot i el ja molt important percentatge de renovables en el seu mix elèctric, si Alemanya vol complir amb els seus compromisos climàtics de cara a l’any 2030, encara hauria de reduir la generació d’electricitat que prové de combustibles fòssils fins a un 50% respecte dels valors actuals i, sense fer servir tecnologia nuclear, hauria d’incrementar la seva generació renovable un 60%, respecte de la capacitat renovable actual. Aconseguir aquests objectius li garantirien nominalment un balanç neutre d’importacions/exportacions d’electricitat respecte dels seus països veïns. Un objectiu encara més ambiciós, com arribar a un 65% de presència de renovables al mix elèctric, proveiria virtualment a Alemanya d’independència energètica. Com a referència, avui en dia Alemanya és encara un dels principals importadors mundials de gas, carbó i petroli.
Distribució de fonts d‘energia en la producció d‘energia bruta a Alemanya l‘any 2020. Font: Germany’s energy consumption and power mix in charts. Clean Energy Wire. Desembre 2020.
Així doncs, les implicacions dels objectius energètics d’Alemanya són substituir aproximadament uns 64TWh de generació nuclear per altres tecnologies, reduir la producció elèctrica que prové de combustibles fòssils en uns 115TWh i, consegüentment, incrementar la generació que prové de fonts renovables entre 150 i 160TWh fins al 2030, la qual cosa es correspon aproximadament amb el fet de duplicar la capacitat de generació eòlica onshore i solar fotovoltaica actuals que, com a comparació, equivaldria aproximadament a tota l’electricitat generada en un any sencer per països com Ucraïna o Noruega. Possiblement encara més, si la demanda d’electricitat no deixa de créixer. Sense oblidar el reguitzell de problemes legals, logístics i financers que se’n segueixen. Com es pot veure, no parlem d’objectius modestos, precisament.
A poc a poc i bona lletra
Mentrestant, França es troba en una situació molt diferent. Amb més d’un 70% de producció elèctrica que prové de tecnologies nuclears, França no s’ha de preocupar pas tant per acomplir els seus objectius d’emissions de CO2. Enlloc d’això, ara que les tecnologies renovables estan baixant dràsticament de preu, intentarà anar desplegant lentament un percentatge creixent de renovables en el seu mix elèctric amb l’objectiu de diversificar les seves fonts d’energia. Tot i així, França té desenes de centrals nuclears la vida útil de les quals permetrà que romanguin operatives fins més enllà del 2030. França no abandonarà pas l’energia nuclear els propers anys, ja que el seu objectiu és reduir la dependència de les nuclears al 50% fins el 2030. Tanmateix, el govern francès ja va anunciar que aquest objectiu inicial no es podria acomplir.
Generació d’electricitat a França per font l‘any 2017. Font: France’s Overall Energy Mix. Planete Energies. Agost 2018.
Per poder entendre millor l’estratègia francesa respecte de la transició energètica hi ha una consideració important a tenir en compte. Actualment, tot i la baixada progressiva de preus, una de les principals dificultats a l’hora d’implementar un model energètic més net és la falta de maduresa tecnològica de l’emmagatzematge d’electricitat a gran escala. S‘estan invertint grans esforços en recerca i desenvolupament de tecnologies d’emmagatzematge madures i assequibles. Aquestes són necessàries perquè la generació renovable és, d’una banda, imprevisible (a causa de la naturalesa intermitent de les fonts) i, sobretot, perquè normalment no es correspon amb els patrons de demanda, tenint en compte que, generalment, la demanda elèctrica troba el seu màxim als vespres, quan no hi ha sol. Les principals tecnologies d’emmagatzematge a gran escala disponibles actualment (bateries, hidroelèctrica reversible i, en certa mesura, l’hidrogen) no escalen degudament a causa de preus elevats, recursos limitats per a la seva implementació, baixes eficiències de conversió elèctrica, o combinacions de les anteriors.
Per aquest motiu, mentre les noves tecnologies d’emmagatzematge continuen en desenvolupament, la capacitat de generació renovable acostuma a venir acompanyada d’una altra capacitat de generació complementària que pugui ésser activada espontàniament quan es forma una vall de subministrament elèctric. Aquesta funció no la poden acomplir les centrals nuclears, que són més aviat generadores de base (electricitat molt barata i generació constant) i el cost d’ajustar-les per permetre generació nuclear flexible és enorme, com veurem més endavant. Complementar flexiblement la generació renovable és actualment una funció duta a terme majoritàriament per les anomenades “centrals de punta”, que normalment són plantes de gas natural, amb turbina simple o de cicle combinat. Així doncs, val la pena tenir present que, d’una banda, aquestes centrals produeixen CO2 i, d’altra banda, l’electricitat que produeixen és cara, precisament perquè aquestes plantes només es posen en funcionament quan la demanda d’electricitat és alta.
Tenint en compte les consideracions anteriors, i des de la seguretat de ser ja un baix emissor de CO2, França tria procedir lentament amb la seva transició energètica, i ho fa per una sèrie de raons. En primer lloc, la generació elèctrica francesa que prové de combustibles fòssils és actualment amb prou feines d’un 10% del seu mix elèctric, la majoria del qual (un 8%) és gas natural. Així doncs, la petjada de CO2 francesa respecte de la generació d‘electricitat ja no pot ser reduïda massa més, tenint en compte les limitacions tecnològiques actuals, ja que, ara com ara, les plantes de punta són encara necessàries. A més a més, com hem vist anteriorment, com que les plantes de punta produeixen electricitat a preus elevats, un efecte colateral d‘introduir renovables en un mix elèctric dominat per la nuclear consisteix, a la pràctica, a incrementar els costos mitjans de generació d’electricitat. En contrast, les centrals nuclear presenten costos d‘instal·lació molt alts, però funcionant a alts factors de capacitat, produeixen una de les electricitats més barates.
En segon lloc, també en relació amb les limitacions de les energies renovables discutides més amunt, la introducció d’un percentatge significatiu de renovables en un mix dominat absolutament per l’energia nuclear pot acabar obligant les centrals nuclears a operar més flexiblement, cosa que incrementa exponencialment els costos operacionals amb el decreixement del temps d’operació. Com a exemple, l’any 2030, una central nuclear operant al 75% de capacitat pot presentar costos d’operació més elevats que els que suposaria generar la mateixa electricitat per mitjà de plantes fotovoltaiques. En aquesta constel·lació, si França no vol simplement donar per perdudes les inversions passades en centrals nuclears, es pot calcular que, de moment, només un percentatge de renovables de fins al 40% té sentit per al mix elèctric francès. Sobrepassar aquest percentatge, ara com ara, significaria incórrer en el risc d’incrementar els costos operacionals de producció elèctrica o que centrals esdevinguessin inutilitzades. I tot això per a cap millora concreta respecte del CO2, ja que de les plantes de punta ara com ara no se’n pot prescindir completament.
Per últim, mantenir les seves centrals nuclears actives permet a França mantenir el seu paper de gran exportador d’electricitat a Europa, tot finançant la seva pròpia transició energètica i oferint electricitat a baix preu als seus països veïns que es trobin en dificultats per acomplir els seus objectius d’emissions, basant-se en estratègies únicament renovables. Cal no oblidar que França és el principal exportador mundial d‘electricitat i genera actualment 3000 M€ anuals d’ingressos venent als seus veïns la seva sobrecapacitat elèctrica.
Per aquests motius, França s’estima més esperar pacientment que les seves centrals esgotin de manera natural la seva vida útil i esperar que es vagi desenvolupant una infraestructura paneuropea de connexions transfrontereres més madura que li permeti anar venent cada cop més electricitat i, així, atenuar l‘efecte de la variabilitat de la generació renovable, tot guanyant temps per substituir les centrals nuclears que es van tancant amb tecnologia més madura.
Planificant com Alemanya, vivint com França?
En vistes de les estratègies tan diferents respecte de la transició energètica esgrimides per Alemanya i França, Catalunya sembla d’uns anys ençà que ha anat seguint la línia alemanya, quan en realitat la seva situació energètica pot tenir molt més a veure amb la francesa. Actualment, aproximadament el 50% de l’electricitat produïda a Catalunya prové de fonts nuclears, el percentatge més alt de tota Espanya, amb diferència, mentre que la generació de fonts renovables representa aproximadament un 20%. Actualment, tot i que a Catalunya existeix prou capacitat de generació instal·lada com per cobrir les necessitats elèctriques, Catalunya importa habitualment entre un 8 i un 15% de l’electricitat consumida, principalment d’Aragó, precisament per evitar haver de posar en funcionament plantes de punta que afectarien negativament el preu total de l’electricitat.
Generació d’electricitat a Catalunya per font l‘any 2018. Font: Institut Català d‘Energia. Juny 2020.
Malgrat tenir un mix elèctric més semblant al de França, el Parlament de Catalunya es va comprometre l’any 2017 amb la Llei de Canvi Climàtic a abandonar completament l’energia nuclear fins l’any 2027 i a cobrir la major part de la capacitat retirada amb fonts d’energia renovables, promocionant especialment l’autoconsum, la generació de proximitat, i amb l’objectiu de rebaixar la demanda d’electricitat, emprant mesures d’eficiència energètica. D’una banda, aquesta política buscava seguir de prop la tendència europea, segons la qual l’energia nuclear s’ha convertit en una tecnologia obsoleta i perillosa que, d’acord amb els darrers avenços en tecnologia renovable, ja no necessitem. D’altra banda, l’autoconsum i la generació de proximitat és vist per legisladors independentistes catalans com un model energètic centrat en petites i mitjanes empreses locals, i per tant menys lligat als interessos de les grans corporacions energètiques controlades per Madrid. Aquesta tendència, sembla que continuarà, tal com es reflecteix a les darreres eleccions al Parlament de Catalunya, en què els partits independentistes han vist reforçada la seva majoria parlamentària, així com una majoria de diputats de partits d’esquerres amb programes clarament antinuclears.
En resum: Catalunya ha entomat l’objectiu d’eliminar abans d’hora els mitjans de generació del 50% de l’electricitat, tot imitant l’estratègia que Alemanya ha posat en marxa per desfer-se de la seva generació basada sobretot en el carbó. Pretén cobrir tota aquesta demanda amb tecnologies renovables i, sense fer servir tecnologies nuclears, encara rebaixar les emissions de CO2. I tot dins dels proper sis a nou anys.
Això vol dir que, en el millor dels casos, i assumint que la demanda d’electricitat es mantingui fins l’any 2030, el 90% de l’electricitat produïda avui a Catalunya per centrals nuclears seria produïda per plantes de generació renovable, i el 10% restant hauria de cobrir-se amb plantes de punta, la qual cosa conduiria efectivament a acabar augmentant les emissions de CO2 respecte dels valors de 2019.
Una possible alternativa a aquest escenari, com és l’objectiu d’Alemanya, seria arribar a l’any 2030 amb un percentatge de renovables encara més alt, com el 60%, de manera que la totalitat de demanda elèctrica a Catalunya fos suplida per electricitat de fonts renovables, i vendre la sobrecapacitat a països i regions veïnes. Ignorant per un moment com de realista o no pot ser passar d’un 20% a un 60% de renovables al mix elèctric en només nou any o menys, en aquest cas, la demanda d’electricitat de regions veïnes hauria d’estar assegurada i, com s’ha discutit més amunt, França no necessitarà pas l’electricitat que provingui de Catalunya, així com d’Aragó, que és un proveïdor net d’electricitat a Catalunya. Com ja s‘ha s‘ha vist a d‘altres indrets del planeta, la generació descontrolada de sobrecapacitat renovable pot encara empitjorar el problema, com ha sigut el cas de Califòrnia, on la sobreinstal·lació erràtica de capacitat renovable ha generat un mercat de preus negatius, veient-se obligada a pagar a l‘estat veí de Nevada per tal que li retiri l’excés d‘electricitat de la xarxa.
Es podria argumentar que una altra opció seria emmagatzemar l‘excés de renovables en bateries amb la tecnologia acutal, ja que aquestes s‘han abaratit i, al cap i a la fi, el pes o la mida no importen massa per a aplicacions estàtiques. Alguns països, com Austràlia l‘any 2016, ja han experimentat amb aquesta opció. Han sigut en certa manera capaços de cobrir episodis de pics de demanda, però encara no d‘una manera més rentable que amb les tradicionals centrals de punta. La consultora Wood Mackenzie va dur a terme un estudi d‘aquest projecte i va arribar a la conclusió que el paquet renovables+bateries encara no és prou rentable com per desplaçar les centrals de punta de gas natural. D‘acord amb el seu estudi, la rendibilitat d‘aquesta combinació s‘espera que pugui sobrepassar la del gas natural, com a d‘hora, l‘any 2025, i s‘hauria d‘esperar fins com a mínim el 2035, per veure aquesta solució de substituir la capacitat de generació de base.
D‘alta banda, la hidroelectricitat com a opció de generació o d‘emmagatzematge de sobrecapacitat també presenta algunes complicacions importants, ja que, a banda del seu impacte ambiental, la majoria d‘emplaçaments potencials ja estan actualment explotats en països desenvolupats i, per tant, la seva capacitat de creixement és mínima. La “reversibilitat hidroelèctrica“ (bombejar l‘aigua muntanya amunt amb l‘excés d‘electricitat i alliberar-ne l‘energia quan es necessita) com a tecnologia d‘emmagatzematge és una de les poques contribucions que encara pot fer la hidroelectricitat en la transició energètica de la majoria de països desenvolupats. Tanmateix, no totes les centrals hidroelèctriques es poden convertir en reversibles i, en aquelles en les que sí que es pot fer, s‘ha de comptar amb costos molt importants.
Si, per contra, es decidís només generar amb renovables el 90% que ara es cobreix amb tecnologia nuclear, encara una altra possible alternativa seria importar el 10% restant flexible d’algun altre lloc que, com s’ha discutit anteriorment, és precisament l’estratègia que buscaria França. Tenint en compte que la demanda d’electricitat de Catalunya representa aproximadament un 18% del total de demanda a Espanya, importar el 10% de la demanda d’electricitat catalana significaria incrementar la demanda d’Espanya prop del 2%. Aquest augment de la demanda podria, de fet, trobar-se amb les limitacions mateixes de la interconnexió elèctrica entre Espanya i França, que representa actualment un 6% de la demanda espanyola. Tot i que l’objectiu de l’UE d’interconnexió elèctrica entre estats membres és d’un 10%, actualment no hi ha cap projecte d’ampliació de la interconnexió elèctrica entre França i Catalunya als Projectes d’Interès Comú de la Unió Europea, de manera que no hi ha ampliacions d’interconnexió significatives esperables fins al 2027 o el 2030. Fins i tot en el cas que la infraestructura necessària ja estigués disponible, això significaria a la pràctica desmantellar les centrals nuclears pròpies per acabar important un 10% del consum en forma d’electricitat d’origen nuclear que provingui de l’estranger.
A més, com s’ha discutit en el cas de França, la introducció accelerada de renovables al mix elèctric comporta més reptes. D’una banda, emprar la generació renovable per substituir la generació nuclear porta a la pràctica (almenys de moment) a incrementar les emissions de CO2. Aquest escenari es pot mitigar en certa manera si una major xarxa d’interconnexió amb altres països estigués disponible (ja que una demanda local sense cobrir es pot compensar amb un excés de producció importat d’altres indrets), però això és quelcom sobre el que Catalunya malauradament no hi té cap control. D’altra banda, fer servir renovables per substituir ràpidament el 30% de generació d’electricitat que prové de combustibles fòssils pot activar el que es coneix com “efecte canibalitzant”: a mesura que les renovables van substituint gradualment tecnologies fòssils més cares, el preu total de l’electricitat baixa, com també baixen llavors els marges de benefici dels constructors d’infraestructures energètiques i l’interès del sector privat en la transició energètica. En el pitjor dels casos, un cert percentatge de la capacitat renovable requeriria primes governamentals o alguna altra forma d’injecció de capitals públics. A més a més, fins i tot en el cas que es duguessin a terme les inversions públiques, la situació resultant no compliria els objectius compromesos per la Llei Catalana de Canvi Climàtic.
Necessitem totes les tecnologies de zero emissions al nostre abast
Òbviament, en paral·lel a totes aquestes consideracions, hi ha la discussió més general sobre fins a quin punt la transició energètica és possible sense comptar amb l’energia nuclear. El Panell Intergovernamental sobre el Canvi Climàtic de les Nacions Unides (IPCC) va presentar l’any 2018 el seu famós informe “Escalfament global per sota dels 1.5°C” (originalment en anglès “Global warming of 1.5°C”), encarregat pels governs que van formar part de les negociacions climàtiques de París l’any 2015. En aquest informe, l’IPCC explora quatre possibles evolucions de l’ús energètic basant-se en diferents hipòtesis i escenaris socials, les quals haurien de conduir a un escalfament global per sota dels 1.5°C fins l’any 2100, respecte del període preindustrial. Curiosament, tots i cadascun dels escenaris projectats contemplen la necessitat d’incrementar la capacitat nuclear entre un 59% i un 106% fins l’any 2030, i entre un 98% i un 501% fins l’any 2050, comparats amb la capacitat nuclear instal·lada l’any 2010, per assolir aquests objectius de temperatura. En particular, l’escenari que preveu una continuació de les tendències socials històriques i actuals preveu un increment de la generació d’energia de fonts nuclears de fins a sis vegades per complir amb l’objectiu d’escalfament. Addicionalment, l’IPCC analitza 85 escenaris científics diferents que conduirien a un escalfament d’1.5°C o menys, i el creixement mitjà de l’energia nuclear en tots aquest escenaris és de més del doble entre 2020 i 2050, esdevenint aproximadament el 9% del mix energètic. Com ja va dir l’any 2019, el que durant molt de temps fou membre de la Comissió Europea, Christopher Wingfield Jones, serà difícil assolir els objectius energètics de la Unió Europea sense comptar amb l’energia nuclear.
Efectivament, la majoria de centrals nuclears actualment en funcionament estan dissenyades i construïdes amb tecnologies que en molts casos tenen dècades d’antiguitat, i altres tecnologies més madures, més eficients i més segures es necessitaran en el futur (reactors ràpids, reactors d’ona itinerant, reactors de quarta generació, reactors reproductors, reactors de sals líquides, cogeneració nuclear, cicles de combustible basats en el Tori, processos controlats per IA per a minimitzar possibilitats d’error, etc.). La demanda mundial d’electricitat creix ràpidament i el combustible nuclear és actualment el més dens energèticament que disposem, i que no emet CO2. Des del punt de vista de la densitat energètica, abandonar la tecnologia nuclear per passar a dependre d’un model de recol·lecció de baixa densitat energètica és un pas endarrere. La generació nuclear produeix residus, un tema en el que les noves tecnologies nuclears esmentades més amunt hi estan treballant. Tanmateix, els panells solars i els aerogeneradors retirats també suposen quantitats significatives de residus, sovint molt difícils o impossibles de reciclar, i les plantes de generació renovables també tenen un fort impacte ambiental (paisatgístic, per a la flora i per als ecosistemes naturals), quelcom que no s’acostuma a tenir en compte.
Conclusions
En conclusió, en vistes del mix elèctric actual a Catalunya, amb aproximadament un 50% nuclear, 20% de renovables i un 30% d’origen fòssil, eliminar la generació nuclear i cobrir la seva producció completament amb renovables fins l’any 2027, tot reduint la petjada total de CO2, sembla un objectiu surrealista que podria necessitar una revisió. A Catalunya manca actualment la capacitat legislativa, d‘endeutament i de maniobra política necessària per substituïr el 50% de la producció eléctrica fins el 2027. Al final, la millor estratègia per acomplir amb els objectius de l’UE 2030, o fins i tot la mateixa necessitat de la nuclear o no, en la transició energètica catalana, poden ser objectes de debat. Però tenint presents les condicions polítiques, econòmiques, socials i tecnològiques de l‘any 2016 (i les actuals) sembla que els representants catalans es van comprometre amb un full de ruta energètic segons el qual no estaven prou informats, o que sabien que no es podria acomplir. Desencisador en qualsevol cas.
La transició a un model energètic descentralitzat i basat en energies renovables té efectivament diversos avantatges obvis, i les tecnologies de generació renovable i d‘emmagatzematge estan millorant i abaratint-se contínuament. A jutjar per les tendències actuals, aquestes segurament acabaran desplaçant les tecnologies fòssils actuals, segurament també la nuclear a mig termini. Tot i així, mentre això no succeeixi, Catalunya faria bé de reflexionar sobre la seva estratègia energètica a curt termini, i mirar de desplegar les renovables lentament, enfocant-se en la producció local i l’autoconsum, tot mirant de trobar l’equilibri saludable entre dos mals: d’una banda, substituir massa capacitat nuclear i acabar augmentant tant les emissions de CO2 com el preu final de l’electricitat, i, d’altra banda, substituir massa capacitat fòssil massa ràpidament de manera que les renovables no puguin suportar el seus propis costos d’instal·lació i operació al mercat a causa de la canibalització. A més a més, Catalunya hauria d’evitar l’abandonament de l’energia nuclear pròpia per acabar havent d’importar electricitat d’origen nuclear de França. A mitjà termini, Catalunya estarà en una millor posició com per reemplaçar tecnologies antiquades per combinacions més madures de renovables i emmagatzematge que realment puguin substituir la generació de base, enlloc d‘apostar ara per tecnologies prematures i encara massa cares, que amb molta sort podran només cobrir pics de demanda.
Gràcies a l’alt percentatge de generació elèctrica nuclear, Catalunya gaudeix actualment d’una taxa d’emissions de CO2 per MWh molt més baixa que la mitjana espanyola. Podria aprofitar aquesta situació i dissenyar un model de transició energètica més ordenat que permeti esprémer les inversions fetes en el passat en tecnologies nuclears i que ajudi a guanyar temps fins que aquestes puguin ser substituïdes per tecnologies més madures i la interconnexió elèctrica amb el nostres veïns estigui més desenvolupada.
Daniel Moseguí te un doctorat en física per la Technische Universität München. Ha fet recerca i treballat en el camp de l’energia renovable, enginyeria, data software i tecnologia de l’aviació.
Les opinions expressades en aquesta publicació competeixen només als autors. No representen les opinions i visions del CGI o els seus col·laboradors. Les designacions emprades en aquesta publicació i la presentació del materia no impliquen l’expressió de cap mena d’opinió per la part del CGI sobre l’status legal de cap país, area o territory, les seves autoritats o la delimitació de les seves fronteres.
