Energía

Una cuestión de peso: qué es la densidad energética y por qué le está dando una vida extra al petróleo

  • Indica cuánta energía es posible acumular dentro de cierta cantidad de materia
  • Las baterías pesan y ocupan más que los hidrocarburos para un mismo trayecto
  • Los aviones comerciales seguirán con combustible fósil: uno eléctrico pesaría mucho
Repostaje de un avión comercial. Foto: iStock

Aunque con un enconado debate en torno a las fechas, hay cierto consenso en que la demanda de combustibles fósiles vivirá su pico en los próximos años y empezará a caer a partir de ahí. La transición a energías limpias pasa por dejar atrás al petróleo, verdadera 'sangre' del cuerpo mundial tal como lo conocemos hoy en día. Sin embargo, como se está viendo, esta transición no se antoja fácil y los inconvenientes amenazan con dilatar el proceso. Uno de ellos reside en la densidad energética, un concepto muy técnico pero esencial para entender lo qué está ocurriendo y por qué el ocaso del petróleo no va a llegar tan pronto como algunos aventuran.

Una definición técnica es la que dan los ingenieros de Renault en su página web: "La densidad energética, también llamada densidad de energía, es una cifra que indica cuánta energía es posible acumular dentro de cierta cantidad de materia o en cierto volumen. Esta cifra es clave porque cuanta mayor sea la densidad energética de una batería o de un combustible, más autonomía será capaz de transportar el vehículo y menos energía será necesaria para desplazar esa capacidad".

Su importancia se aprecia mejor con el paso de la historia. Las transiciones energéticas se producen cuando una nueva fuente de combustible gana grandes cuotas en el mix energético, explica Edoardo Campanella, Economista Internacional y de Energía de UniCredit Research en uno de sus últimos informes. En los últimos 200 años, el mundo ha emprendido cuatro transiciones de este tipo. Durante la mayor parte de la historia de la humanidad, la gente quemaba madera para calentarse y cocinar. Con la llegada de la máquina de vapor y el inicio de la revolución industrial, el carbón se convirtió en la fuente de energía dominante, hasta que el petróleo y el gas natural tomaron el relevo. La transición a energías limpias supone el cuarto gran hito.

"Cada una de estas transiciones supuso el cambio a fuentes de energía con mayor densidad energética, es decir, que un kilogramo del nuevo combustible generaba más megajulios de energía que el anterior, lo que permitía producir más en la industria o recorrer distancias más largas en el transporte. Las ganancias en términos de densidad energética facilitaron la expansión continua de la economía mundial, superando así las posibles limitaciones de suministro de la fuente de combustible anterior, cuya demanda, de otro modo, habría aumentado casi linealmente", escribe Campanella.

Con la cuarta transición energética en marcha, prosigue el economista, el mundo está tomando ahora el camino inverso, avanzando hacia combustibles más limpios y menos densos energéticamente. Una batería de litio, por ejemplo, tiene una densidad energética del 1% de la del petróleo. Las energías renovables, como la eólica o la solar, que en un escenario de cero emisiones netas deberían generar electricidad limpia para recargar las baterías, tienen una densidad igualmente baja, señala.

El ejemplo más claro se encuentra en el transporte, responsable de cerca del 20% de las emisiones de carbono a nivel mundial. Para garantizar cubrir la misma distancia, la batería de un vehículo eléctrico será más pesada que el depósito lleno de un coche tradicional. Para los vehículos pequeños, apunta el experto de UniCredit, la penalización del peso no es un problema insalvable, pero se convierte en una limitación real para la aviación, el transporte marítimo y el transporte por camión de larga distancia (que son responsables en conjunto de alrededor del 12% de las emisiones mundiales de carbono).

"Los aviones totalmente electrificados serían demasiado pesados para volar, mientras que los portacontenedores y los camiones tendrían que dedicar gran parte de su almacenamiento de carga a las baterías, lo que reduciría su rentabilidad. Sin un gran avance tecnológico que aumente la densidad energética de las baterías, es probable que los combustibles fósiles sigan dominando el transporte comercial en un futuro previsible, lo que ralentizará la marcha hacia las cero emisiones", admite Campanella.

La electrificación de la aviación reduciría significativamente la enorme huella de carbono que provoca este sector. Sin embargo, hasta la fecha, solo han despegado pequeños aviones totalmente eléctricos que solo cubrirían mercados de nicho. La potencia de sus motores eléctricos se mide en cientos de kilovatios. El EcoPulse de la francesa Airbus tiene un motor de 50 kw. Sin embargo, para electrificar aviones más grandes y pesados, como los comerciales, se requieren motores con potencias a la escala del megavatio (MW). Aunque hay investigaciones loables como la llevada a cabo por los ingenieros del MIT (Massachusetts Institute of Technology) en torno a un motor eléctrico capaz de desarrollar una potencia de un MW que permitiría la electrificación de los aviones comerciales, el camino aún se antoja largo.

"Aunque el éxito de los coches eléctricos puede hacer pensar a algunos que los aviones eléctricos están a la vuelta de la esquina, un examen más detenido revela problemas importantes. Aunque algunos problemas pueden ser de ingeniería -puede aumentarse el peso máximo de aterrizaje reforzando las pistas o rediseñando los trenes de aterrizaje-, el problema del almacenamiento de energía es más fundamental: ni siquiera los límites teóricos superiores permiten que las baterías compitan con los hidrocarburos y la tecnología actual no está ni cerca de ello", recoge un paper de la Universidad de Stanford.

La aviación seguirá impulsando el petróleo

Tras una recuperación vertiginosa desde mínimos pandémicos hasta nuevos máximos históricos en 2023, la demanda mundial de petróleo debería crecer más lentamente hasta 2030, defienden los analistas de materias primas de Bank of America. El equipo encabezado por Francisco Blanch sitúa el pico de demanda en 107 millones de barriles al día en 2029. La fecha prácticamente coincide con el 2030 vaticinado por la Agencia Internacional de la Energía (AIE) y contrasta con la previsión de 2045 que maneja la OPEP, el cártel de países petroleros. Los expertos del banco estadounidense contemplan una ligera ralentización en la penetración de los vehículos eléctricos que retrasa el pico de uso de la gasolina a la vez que los petroquímicos y la aviación siguen impulsando la demanda de petróleo durante la década de 2040.

"El crecimiento de la demanda mundial de petróleo hasta 2029 será más pronunciado en los segmentos difíciles de descarbonizar, como las aerolíneas y las empresas químicas. El sector de la aviación intentará pasarse a más energías renovables como el SAF (Combustible sostenible de aviación), pero estas alternativas son muy caras y la demanda de combustible para aviones seguirá siendo un motor clave del petróleo que apoyará a los destilados. En nuestra opinión, el transporte marítimo también se expandirá en la próxima década, aunque los combustibles alternativos como el gas natural licuado (GNL) y el metanol harán una pequeña mella", argumentan desde BofA.

Pese a que el covid hizo mella en el crecimiento de la demanda mundial de aviación, los viajes aéreos siguen recuperándose en todo el mundo, siendo los viajes aéreos internacionales en China quizás los más rezagados en todos los principales segmentos de líneas aéreas, recurda el equipo de Blanch. La solidez de los PMI del sector servicios y la fortaleza del consumo, unidas a la bajada de los tipos en los mercados emergentes y, en breve, en los desarrollados, deberían impulsar aún más el transporte aéreo, consideran.

"Aunque hemos sostenido que las tendencias del transporte aéreo mejorarán a corto plazo, las perspectivas a largo plazo del sector también son sólidas y la sustitución y la eficiencia no desempeñan un papel tan importante en este caso. Entre los diversos sectores de la demanda de petróleo que seguirán creciendo hasta 2050, destacaríamos la aviación y el sector petroquímico, mientras que otros usos en el transporte y la industria se irán quedando por el camino a medida que las nuevas tecnologías conduzcan a reducciones en el uso de combustibles térmicos para alcanzar los objetivos cero emisiones. Aun así, el complejo de destilados medios todavía tiene mucho margen de crecimiento, ya que creemos que el SAF y otros combustibles bio/renovables crecerán con relativa lentitud y las baterías no son muy eficaces para las aerolíneas o los grandes equipos industriales", añaden los estrategas de BofA.

Diez veces más superficie terrestre

Aparejado a esta problemática con el transporte comercial, otro punto sobre el que llama la atención Campanella es el del espacio necesario para producir determinada cantidad de energía: "Si es necesaria una mayor masa de combustible limpio para sustituir a los combustibles fósiles que satisfacen las necesidades energéticas actuales, también habrá que dedicar más superficie terrestre a su producción. Se trata del concepto de densidad de potencia, que está estrictamente relacionado con la idea de densidad de energía y suele expresarse en términos de vatios por metro cuadrado".

Según estimaciones de la Brookings Institution, la energía renovable requiere al menos diez veces más superficie terrestre por unidad de potencia que los combustibles fósiles tradicionales. A su vez, la proliferación de paneles solares y turbinas eólicas, por ejemplo, repercutirá en el valor de la tierra, en actividades económicas como la agricultura y el pastoreo, y en el paisaje. Además, la transición a una economía totalmente electrificada requerirá el consumo de enormes cantidades de combustibles fósiles para construir las nuevas infraestructuras necesarias y extraer el mineral para las baterías, lo que provocará un aumento de las emisiones de carbono, avisa el analista.

"La energía nuclear o el hidrógeno representarían un cambio hacia combustibles más densos en energía y potencia, en línea con transiciones pasadas. Pero plantean sus propios retos. El impacto medioambiental de posibles incidentes nucleares sigue representando un obstáculo político insalvable en muchos países. Al mismo tiempo, el hidrógeno genera considerables emisiones de CO2 cuando se produce a partir de combustibles fósiles no consumidos y requiere su propia y compleja red de infraestructuras para su distribución", concluye el experto.

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