Los sesgos en los estudios científicos

En medio de la polémica sobre "la sostenibilidad de las energías sostenibles", se argumenta que "180 artículos científicos demuestran que es posible lograr una transición total a las energías renovables". La cosa no parece tan clara, y el autor del artículo que comento, que conoce bien las dificultades que presenta este reto, aprovecha para señalar los límites (límites otra vez) que presentan los artículos científicos para que podamos considerar sus conclusiones como artículos de fe.

No quiere decir esto que sea imposible esa "transición al 100 %", sino que no podemos tener un "100 % de certeza" de que sea posible porque muchos artículos lo concluyan.

Varios sesgos a tener en cuenta orientan los resultados de una investigación, y generalmente facilitan las conclusiones buscadas (y muchas veces deseadas) de antemano.

En primer lugar, hay ya un sesgo en la elección de las variables a considerar. Son tantos los factores que intervienen en el mundo real que es imposible un estudio totalmente comprehensivo, y ninguno de los citados considera la escasez de materiales y energía o el rendimiento energético de las instalaciones.

En segundo lugar, consideran y proponen cosas muy dispares, muchas veces contradictorias. Al considerar la energía de los vientos, la divergencia en la estimación va de 1 a 10. También varían considerablemente las curvas de producción solar, y se confía en que aumentará mucho la eficiencia. Se apuesta por el coche eléctrico, el hidrógeno o los biocombustibles. Encima, no hay acuerdo en la estimación de la energía que será necesaria para satisfacer las demandas futuras. Se añade a esto el sesgo de confirmación en la producción científica: si un estudio busca un resultado y no lo alcanza, por lo general no se publica. Por eso son mayoría en las revistas los artículos de resultado exitoso.

Hay un tercer sesgo: aunque en las mismas revistas de referencia se publiquen artículos que muestran los obstáculos que limitan la transición renovable, no es un tema muy popular. Esto, hace que muchas veces los revisores dificulten la publicación, porque no les gustan las conclusiones.

Prueba de esto, la escasa publicidad concedida a un estudio publicado en Energy Policy. Su objetivo era determinar la posibilidad de una transición hacia el 100% renovable, sin aguardar a nuevas tecnologías que pudieran mejorar extraordinariamente la eficiencia y sin utilizar materiales escasos. Tales sistemas deberían tener una tasa de retorno energético adecuada. Y efectivamente, se podría lograr un sistema tal, pero se requeriría:

1) una cooperación internacional sin precedentes; 

2) el práctico agotamiento de las reservas conocidas de cobre; y 

3) el establecimiento de una economía de guerra durante 30 años.

Con ese panorama, no son de extrañar los oídos sordos a este estudio.

Un cuarto sesgo, más deshonesto, lo ofrecen los estudios financiados por grandes empresas interesadas, como los lobbies de la energía. En tales casos se fomenta el negacionismo del problema. Simple y llanamente, podemos calificarlos de fraudulentos. Si el primo de Rajoy podía creer sinceramente lo que decía, es muy sospechosa la relación de otros científicos negacionistas con los gigantes de la energía.

Las ilusiones perdidas. Charles Gleyre

Las ilusiones renovables

Queridos lectores:

Al hilo de recientes discusiones en las redes sociales, me he dado cuenta de que un argumento que se está usando para justificar el insostenible y procolapsante modelo de transición renovable que se está proponiendo desde las instancias públicas es la gran cantidad de estudios aparecidos en revistas científicas que "demuestran" (así me dicen) que el 100% renovable es posible. Me han llegado a citar que se han compilado 180 artículos científicos que muestran tal tipo de transición renovable, como si el masivo número fuera prueba de autoridad suficiente y no cupiera discutir más. Dado que, contrariamente a lo que suelen pensar mis contertulios en las redes sociales, algo sé de este tema porque mi escasa producción científica en este campo es precisamente sobre el diseño de sistemas 100% renovables, he creído conveniente escribir este post para sintetizar mejor por qué ése no es un argumento válido, y menos aún para justificar las políticas públicas que se están emprendiendo. Discutiré la cuestión primero desde la perspectiva general, y luego aludiré a mi experiencia personal en el campo, puesto que a veces las cosas se entienden mejor por la virtud del ejemplo (y espero que así también entiendan que mi posición no viene de un agorerismo fanático apriorístico, sino de una contemplación de y reflexión sobre la naturaleza de las cosas).

Comencemos por algo muy básico: la ciencia no funciona por un sistema democrático. La verdad de un aserto no se valida por el hecho de que haya muchos estudios, aunque sean 180, que parecen respaldarlo. Por supuesto que la gran cantidad de estudios avalan que probablemente se puede hacer, pero hay que estudiar y analizar los susodichos 180 estudios para ver cuáles son las condiciones de aplicación. Porque ésta es la primera cosa que los profanos al ejercicio de la ciencia no entienden: ningún estudio es completamente comprehensivo porque tal cosa es imposible, dada la complejidad y multitud de factores que intervienen en el mundo real. Cada estudio se apoya en un conjunto de hipótesis limitantes bien definidas, y ningún estudio sobre una cuestión de mediana complejidad pretende dar la solución última y final a esa cuestión, sino tan solo entender una parte del problema. Para hacer las cosas más complicadas, cada estudio establece unas hipótesis explícitas, pero al tiempo, inevitablemente, parte de unas hipótesis implícitas que no siempre son evidentes. Por ejemplo, y como cuestionaba yo a unos de mis contertulios, ninguno de los citados estudios considera ni integra el problema de la escasez de materiales y energía, o el rendimiento energético de las instalaciones; y todos ellos asumen que habrá una base industrial funcional como la actual que, de manera continua, va a permitir sin mayores sobresaltos construir todos esos sistemas.

La segunda cuestión a considerar es que lo que están proponiendo esos 180 artículos son cosas muy dispares y en ocasiones contradictorias. Cuando uno entra en los detalles de lo que dicen los artículos, algunos asumen una cantidad de energía en los vientos que es hasta 10 veces superior a la que suponen otros estudios; en algunos casos, las curvas de producción solar son bastante más grandes que en otros, que los últimos resuelven asumiendo que habrá un aumento desmesurado de la eficiencia. La manera de hacer el aprovechamiento energético también varía salvajemente de un estudio a otro, en algunos casos apoyándose en el coche eléctrico, en otros en los motores basados en hidrógeno y en algunos otros en biocombustibles. No es por tanto de extrañar que, al margen de esa cifra relativa de producción renovable, 100%, que se dice poder alcanzar, las cantidades absolutas de energía que creen poder producir unos y otros estudios difieren a veces hasta en dos órdenes de magnitud. Tal disparidad de criterios debería hacer sospechar al lector de que la madurez técnica de estos estudios es todavía limitada, que las incertidumbres sobre el potencial renovable son bastante amplias y que aunque uno encuentre 180 estudios en los que se consigue el 100% renovable, debería haber una cantidad significativa de otros estudios que se queden sensiblemente por debajo del 100%. Pero ahí interviene otro factor: cuando un grupo de investigación hace un estudio y no consigue llegar al anhelado 100%, simplemente no lo publica, dado que el objetivo está claramente marcado y si uno no lo consigue se considera que no es interesante. De ese modo, se tiene un sesgo de confirmación en la producción científica, porque de todo el amplio abanico de resultados se publican solo aquéllos que llegan a la marca del 100%.

Hay, por último, una tercera cuestión, que es de nuevo un sesgo de confirmación, que funciona como un sesgo de elección. Quien me cita esos 180 artículos que muestran, a su entender, la factibilidad del 100% renovable, está ignorando la vastísima literatura científica sobre los límites que la escasez de materiales y de petróleo imponen a la transición renovable. Esos artículos están ahí, publicados en las mismas revistas que los otros, solo hay que buscar "renewable" y "scarcity" o "resource scarcity". Seguramente no son tantos, porque no es una temática muy popular (y ahí hay un tercer sesgo: muchas veces hay que pelearse con los revisores para que te lo publiquen, porque no les gustan las conclusiones pero no porque sean lógica o científicamente erróneas) pero cada vez son más, porque es una temática emergente. En todo caso, nadie que se plantee un análisis sobre la viabilidad de una transición 100% renovable puede decidir ignorar esos estudios que hablan de dificultades, dificultades que precisamente los otros estudios no consideran. No es ni medianamente serio, a día de hoy, que se plantee una discusión sobre la transición renovable sin haber leído nada de Carlos de Castro, Ínigo Capellán o Alicia Valero, por poner ejemplos de tres autores patrios; pero es que hay muchos más en la escena internacional (y para desmayo de los gestores que lo apuestan todo al 100% renovable eléctrico, cada día hay más).

Plantear un modelo de transición al 100% renovable es algo extremadamente complejo, y que requiere un grupo de trabajo multidisciplinar y un estudio durante mucho tiempo, complementado tanto como se pueda con experiencia de campo. Es presuntuoso y arrogante creer que uno solo puede acometer una tarea de tal envergadura, con tantos vericuetos y complejidades tan pronto como uno empieza a entrar en los detalles de los usos energéticos en cada industria y en cada sector. Demasiadas veces me he encontrado con algún ingeniero con muchas primaveras ya en sus cabellos que pretender planificar la transición a golpe de hoja Excel. Ojalá fuera tan sencillo.

Justamente, mi propia escasa experiencia en estas lides me ha demostrado cómo de difícil y complejo es hacer un diseño de transición al 100% renovable que pueda ser medianamente creíble. Comentaré aquí solamente sobre tres artículos en cuya elaboración yo participé y que por tanto conozco mejor, aunque mi grupo publicó unos cuantos más.

En el año 2012 publicamos un estudio sobre cómo implementar un modelo 100% renovable (García-Olivares A., Ballabrera J., García-Ladona E. & Turiel A., 2012. A global renewable mix with proven technologies and common materials. Energy Policy 41, 561–574; también escribimos un post sobre el artículo). El objetivo de este estudio era determinar si era posible hacer una transición hacia el 100% renovable sin tener que asumir, como hacían muchos otros estudios, que aparecerían nuevas tecnologías disruptivas que permitirían mejorar de manera inverosímil la eficiencia. Además, buscamos que no se tuviera que utilizar materiales escasos, justamente para no tener que preocuparnos de los límites materiales. Por último, los sistemas a implementar deberían tener una TRE adecuada. La conclusión de nuestro estudio es que, efectivamente, se podría hacer tal sistema. Eso sí, se requeriría 

1) una cooperación internacional sin precedentes; 

2) el práctico agotamiento de las reservas conocidas de cobre; y 

3) el establecimiento de una economía de guerra durante 30 años.

Como bonus, además, una vez culminada la transición la economía debería ser estacionaria para siempre jamás. Entre las limitaciones de este estudio se encuentran que utilizamos un enfoque bottom-up (en vez del top-down, que Carlos de Castro y sus colaboradores demostraron que era el correcto), por lo que nuestra estimación del potencial renovable está sobreestimada; y que no integrábamos el impacto del inminente descenso de la producción de petróleo en nuestros planes de transición.

En 2018 publicamos otro estudio que abordaba parcialmente el último de esos problemas (Solé J., García-Olivares A., Turiel A. & Ballabrera-Poy J., 2018. Renewable transitions and the net energy from oil liquids: A scenarios study. Renewable transitions and the net energy from oil liquids: A scenarios study. Renewable Energy 116, 258-271; y su post asociado). Tomando como referencia varios escenarios de declive de la producción de petróleo a partir de los informes de la AIE -retrospectivamente, la mayoría de estos escenarios resultan ser demasiado optimistas-, analizamos a qué ritmo se debería producir la sustitución renovable para compensar su caída. En los casos más extremos, los ritmos llegaban al 8% de crecimiento anual (y eso que descartamos incluir en el artículo algunos escenarios donde se llegaba al 20% anual para evitar el rechazo de los revisores). Por último, el artículo discute cómo debería ser el sistema de sustitución al 100% renovable, dando algunas directrices de cómo debería implementarse teniendo en cuenta estos problemas.

En aquel momento, sin embargo, ya teníamos claro que el problema era demasiado complejo, con demasiadas variables interactuando entre ellas. En la época en la que enviamos el artículo ya estábamos comenzando el proyecto MEDEAS, un proyecto financiado por la Comisión Europea que coordinó mi compañero Jordi Solé, cuyo objetivo era la elaboración de un modelo que permitiese testear los problemas de los escenarios de transición que se quieran proponer. Usando MEDEAS uno puede detectar si, para hacer un determinado modelo de transición, uno va a agotar algunas materias primas, va quedarse corto de petróleo o si va a disparar la concentración de CO2 o el paro. Así son los modelos de dinámica de sistemas, indispensables para poder capturar una parte aún pequeña pero significativa de la complejidad del mundo. Fruto de esos cuatro años de trabajo intensos, aparte del Libro Blanco, sacamos un artículo (J. Solé, R. Samsó, E. García-Ladona, A. García-Olivares, J. Ballabrera-Poy, T. Madurell, A. Turiel, O. Osychenko, D. Álvarez, U. Bardi, M. Baumann, K. Buchmann, Í. Capellán-Pérez, M. Cerny, Ó. Carpintero, De Blas, C. De Castro, J-D. De Lathouwer, C. Duce, L. Eggler, J.M. Enríquez, S. Falsini, K. Feng, N. Ferreras, F. Frechoso, K. Hubacek, A. Jones, R. Kaclíková, C. Kershner, C. Kimmich , L.F. Lobejón, P.L. Lomas, G. Martelloni, M. Mediavilla, L.J. Miguel, D. Natalini, J. Nieto, A. Nikolaev, G. Parrado, S. Papagianni, I. Perissi, C. Ploiner, L. Radulov, P. Rodrigo, L. Sun, M. Theofilidi, 2020. Modelling the Renewable Transition: scenarios and pathways for a decarbonised future using pymedeas, a new open-source energy systems model. Renewable and Sustainable Energy Reviews 132, 110105). Se habrán fijado en lo larga de la lista de autores: es lo que tiene ponerse en serio en una modelización de la transición, que se requieren equipos amplios y multidisciplinares. El artículo es una presentación de la herramienta pymedeas, el programa en Python de software libre (sí, se lo pueden descargar si quieren) que contiene el modelo MEDEAS. Como he dicho, este modelo sirve para comprobar si determinados escenarios de transición son o no transitables, y dónde se producen los mayores problemas, dando pistas sobre cómo resolverlos. Como ejemplo de aplicación, se muestran varias ejecuciones del modelo MEDEAS pero de manera restringida (desactivando algunos módulos de retroalimentación). Uno de los escenarios es el de Transición Renovable Rápida, y arroja información interesante: 

1) la temperatura del planeta supera durante algunos años la marca de los 1,5 ºC que se ha fijado por el IPCC, por culpa del gran consumo fósiles requerido para el despliegue masivo renovable, y ello obliga a que el esfuerzo final se centre en la captura de carbono; y  

2) el consumo de algunos materiales se dispara hasta tres veces sus reservas conocidas (el módulo de materiales se desconecta parcialmente para esta simulación).

El proyecto MEDEAS no representa ni mucho menos el final del camino, puesto que es necesario incrementar la granulosidad de la simulación y mejorar las funciones de producción y retroalimentación para describir mejor y con más detalle los escenarios. Éste es el trabajo que se está llevando a cabo con un nuevo proyecto europeo, LOCOMOTION, coordinado desde la Universidad de Valladolid. 

Y a medida que conocemos mejor la situación y mejoramos nuestro entendimiento de las retroalimentaciones entre las diferentes variables, queda cada vez más claro que a la transición renovable se llega por un camino cada vez más estrecho el cual podría cerrarse abruptamente si tomamos malas decisiones.

Por eso, queridos lectores, las cosas no son tan sencillas como contar cuántos artículos parecen decir una tal cosa. Hay que leer, hay que entender y, sobre todo, hay que reflexionar. Nos lo jugamos todo en esta apuesta y no nos podemos permitir el lujo de fallar.

Salu2.

AMT