CO2 y albedo: una pregunta

Tengo una pregunta que tal como está el patio no me atrevo casi ni a formular.

En Serpa (Portugal) inauguró este año General Electric una gran planta solar con placas fotovoltaicas que ocupa una extensión de 60 hectáreas (más o menos un campo de golf) (se puede ver una foto aquí:http://erenovable.com/2007/03/28/nueva-planta-de-energia-solar-en-portugal/

La planta evitará la emisión anual de unas 30.000 toneladas de CO2, de las que unas 15.000 engrosarán el reservorio de CO2 de la atmósfera. Como el CO2 es un gas invernadero esto evitará en cierta medida el calentamiento de la troposfera.

Si en vez de estas placas fotovoltaicas, General Electric hubiese colocado 60 hectáreas de simples tablones blancos, esto habría aumentado  el albedo (la reflectividad de la luz) y también en cierta medida se habría enfríado la troposfera.

Mi pregunta es cual de los dos métodos es más efectivo para combatir el calentamiento.

Si hay alguien por aquí ducho en modelos radiativos simples, de convección y de conducción de calor, y le apetece perder un poco de tiempo, le estaría muy agradecido por su respuesta.

La planta de Portugal es de 11 MW. En el sur de Portugal la irradiación media (a 25° de inclinación) es de 5,5 horas solares pico:

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps/radmonth.php?lang=en&map=europe


La producción energetica anual sera entonces:

11000*5,5*365 = 22.082.500 kWh anuales.

Considerando 0,5 kg de CO2 por cada kWh tenemos un ahorro de 11.041 toneladas de CO2.

Supongamos que cubrimos las 600 hectáreas con papel de aluminio (albedo 0,9 aprox.), y que para superficie horizontal tenemos 5 horas solares pico (a 1000 W de irradiancia):

1 kW*5*6000000 m2*365*0,9 = 9.855.000.000 kWh reflejados (es decir, que nos evitamos).

La planta de Portugal es de 11 MW. En el sur de Portugal la irradiación media (a 25° de inclinación) es de 5,5 horas solares pico:

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps/radmonth.php?lang=en&map=europe


La producción energetica anual sera entonces:

11000*5,5*365 = 22.082.500 kWh anuales.

Considerando 0,5 kg de CO2 por cada kWh tenemos un ahorro de 11.041 toneladas de CO2.

Supongamos que cubrimos las 600 hectáreas con papel de aluminio (albedo 0,9 aprox.), y que para superficie horizontal tenemos 5 horas solares pico (a 1000 W de irradiancia):

1 kW*5*6000000 m2*365*0,9 = 9.855.000.000 kWh reflejados (es decir, que nos evitamos).

   Bueno, son 60 hectáreas, en vez de 600, aunque la reflejada sigue siendo enorme, pero además, no puedes suponer una reflexión total, se le tendrá que restar la reflexión propia del terreno. Otra cosa que no se tiene en cuenta, es la absorbancia de los paneles, que si bien transforman un 16% aproximadamente de la energía que reciben en electricidad, de ahí hasta el 90% seguro que la transforman en calor, con lo que restan emisiones, pero absorben calor.

¿Y cuántos Kw/h anuales de más generarían por efecto invernadero esas 11.041 toneladas de CO2 si se emitieran?

Así podríamos compararlo con los 9.855.000.000 kWh reflejados por las placas propuestas por Antón.

Bueno, por error supuse 600 hectáreas, por lo que finalmente son 985.500.000 los kWh anuales reflejados, suponiendo que en vez de instalar paneles cubrimos la superficie con papel de aluminio.

Por otra parte la producción anual de CO2 en todo el mundo es aproximadamente de 7.500.000.000 Tm de CO2, mientras que los paneles solares ahorrarían 11.041 Tm (un 0,0001472 % del total mundial).

La atmósfera actual contiene 750 petagramos de C en forma de CO2. Si el peso molecular del C es 12 y del O es 16, la atmósfera contendrá 750*44/12 =
2750 petagramos de CO2, a una concentración de 375 ppm.

La concentración anterior a la Revolución Industrial era de 280 ppm (proporcionalmente 2053 petagramos en la atmósfera).

El "exceso" de CO2 en la atmósfera seria entonces de 697 petagramos, es decir, 697.000.000.000 Tm de CO2

Considerando que un 50% del CO2 antropogenico es absorbido, los paneles solares evitarían la emisión de 5520 Tm de CO2 al año (un 7,92e-7 % del exceso de CO2).

Por otra parte, según Climate Change 2001, el forzamiento radiactivo debido a los aumentos de los gases de efecto invernadero de 1750 a 2000 se estima en 2,43 w/m2.

Ahora supongamos que hay proporcionalidad lineal...   

El forzamiento radiactivo que causaría el CO2 evitado por los paneles seria de (2,43*7,92e-7)/100 = 1,92e-8 w/m2

Superficie de la Tierra: 510.101.000 km2

1,92e-8*510.101.000*1.000.000= 9816 kW

9816*24*365= 85.988.160 kWh anuales evitados

Si todas las hipotesis son correctas...     seria mas efectivo cubrir el terreno con papel de aluminio.

Bueno, por error supuse 600 hectáreas, por lo que finalmente son 985.500.000 los kWh anuales reflejados, suponiendo que en vez de instalar paneles cubrimos la superficie con papel de aluminio.

Por otra parte la producción anual de CO2 en todo el mundo es aproximadamente de 7.500.000.000 Tm de CO2, mientras que los paneles solares ahorrarían 11.041 Tm (un 0,0001472 % del total mundial).

La atmósfera actual contiene 750 petagramos de C en forma de CO2. Si el peso molecular del C es 12 y del O es 16, la atmósfera contendrá 750*44/12 =
2750 petagramos de CO2, a una concentración de 375 ppm.

La concentración anterior a la Revolución Industrial era de 280 ppm (proporcionalmente 2053 petagramos en la atmósfera).

El "exceso" de CO2 en la atmósfera seria entonces de 697 petagramos, es decir, 697.000.000.000 Tm de CO2

Considerando que un 50% del CO2 antropogenico es absorbido, los paneles solares evitarían la emisión de 5520 Tm de CO2 al año (un 7,92e-7 % del exceso de CO2).

Por otra parte, según Climate Change 2001, el forzamiento radiactivo debido a los aumentos de los gases de efecto invernadero de 1750 a 2000 se estima en 2,43 w/m2.

Ahora supongamos que hay proporcionalidad lineal...   

El forzamiento radiactivo que causaría el CO2 evitado por los paneles seria de (2,43*7,92e-7)/100 = 1,92e-8 w/m2

Superficie de la Tierra: 510.101.000 km2

1,92e-8*510.101.000*1.000.000= 9816 kW

9816*24*365= 85.988.160 kWh anuales evitados

Si todas las hipotesis son correctas...     seria mas efectivo cubrir el terreno con papel de aluminio.

ummmmmmmm., el papel de aluminio no da electricidad, si me dan a elegir, prefiero una hectarea de paneles solares al lado de mi casa que me de energia ,que una de papel de aluminio o de tablones blancos...

Gracias por el cálculo Aegis!

Cierto que las placas solares dan energía, pero es curioso constatar que, si lo que se trata es de combatir el calentamiento, es más efectivo el método planteado por Antón. 

Yo tengo la sospecha de que a día de hoy en todo este asunto de los paneles fotovoltaicos más que ciencia hay negocio de unos pocos para sacarnos el dinero a todos. Me explico: al menos en España actualmente hay garantizado por ley un precio de compra del kw*h fotovoltaico muy superior al generado por otros medios durante más de 25 años. Esto ha generado una gran demanda de instalaciones por toda España. Si a esto le unimos que en la práctica sólo a las grandes empresas les resulta posible realizar este tipo de instalaciones, tenemos como resultado, según mi entender, una transferencia neta de recursos monetarios hacia las clases más adineradas.

De todas maneras hay que considerar que el CO2 que se emitiría de más se va acumulando en la atmósfera, por lo que al año siguiente la energía de origen invernadero generada se duplicaría. Considerando que el periodo de vida de los paneles solares es de 25 años, a la larga quizá el balance favorezca a los paneles.

De todas maneras habría que considerar el CO2 emitido para fabricar-instalar los paneles y el reflectante.

Estos cálculos son "de andar por casa", entre otras cosas no consideramos la reabsorción por los océanos del CO2 emitido. A corto plazo gana la superficie reflectante, a largo plazo quizá los paneles.

...
Si todas las hipotesis son correctas...     seria mas efectivo cubrir el terreno con papel de aluminio.

Producir aluminio es tremendamente caro energeticamente hablando ... habria que tenerlo en cuenta.

Cita de: Aegis ¤ en Miércoles 29 Agosto 2007 00:00:32 am

...
Si todas las hipotesis son correctas...     seria mas efectivo cubrir el terreno con papel de aluminio.

Producir aluminio es tremendamente caro energeticamente hablando ... habria que tenerlo en cuenta.

pero al ser un metal muy ductil con poca cantidad se puede cubrir mucha superficie

si no me he perdido...
¿faltaría considerar el albedo de la superficie de placas solares?

por otro lado, no sé cuánto cuesta producir papel de aluminio, pero mucho más debe costar producir placas solares, sin duda. Son tremendamente caras. El precio final de cubrir 60 hectáreas de placas solares debe ser bestial. Y sin duda lo van a pagar todos los portugueses en la factura de la luz. Porque al menos en España, el kwh solar se paga por ley a 5 veces el precio establecido para el kwh de consumo doméstico.

Es decir, la diferencia para hacer las placas solares rentables (que de por sí no lo son) se paga entre todos a escote.