American Public Power Association

Además, las energías renovables reducen la dependencia de los combustibles fósiles, estimulan la innovación tecnológica, crean empleo y dinamizan la economía. Por lo tanto, su adopción no solo es una necesidad medioambiental, sino también una oportunidad económica y social.

Las energías renovables desempeñan un papel clave en la transición energética como palanca para la descarbonización del sector eléctrico, el mayor emisor de CO2

La producción de electricidad es actualmente el primer sector emisor de CO2. El mundo sigue utilizando en gran medida energías fósiles en centrales térmicas, ya sean de carbón, gas o petróleo. Sin embargo, estos modos de producción emiten mucho más CO2 que las energías bajas en carbono. La intensidad de carbono (gCO2/kWh) del carbón, por ejemplo, es casi 70 veces mayor que la de la energía eólica. El gas es una mejor opción en términos de emisiones de carbono, con una intensidad de carbono tres veces menor. Sin embargo, sigue siendo diez veces más contaminante que la energía solar e incluso 25 veces más que la energía eólica.

En todo el mundo, más del 60 % de la electricidad se produce a partir de combustibles fósiles. Los cinco mayores países productores de electricidad, que son China, Estados Unidos, la Unión Europea, India y Rusia, producen más del 60 % de la electricidad mundial. Sin embargo, no son los mejores alumnos. China e India, en particular, elevan la intensidad media de carbono de la combinación eléctrica mundial. Es significativo que la cuota del carbón en la combinación eléctrica china sea del 61 %. En India, alcanza incluso el 74 %. La UE lo hace mejor, sin ser ejemplar, con un 40 % de la producción eléctrica procedente del carbón.

Sin embargo, algunos países con una intensidad energética muy baja demuestran que es posible descarbonizar la electricidad.

En algunos casos, la abundancia de recursos naturales permite un desarrollo significativo de las energías descarbonizadas, como es el caso de Paraguay, donde el 100 % de la producción eléctrica es de origen hidráulico. Otros ejemplos incluyen mix energéticos en los que la energía eólica y la solar ocupan un lugar importante, junto con el desarrollo de la energía nuclear, o mix energéticos basados principalmente en la energía nuclear.

Las fuentes de energía con bajas emisiones de carbono permiten reducir casi a cero la intensidad de carbono de la combinación eléctrica, lo que disminuye significativamente las emisiones del sector. De ahí el papel clave de las energías renovables en la transición energética.

La energía solar y la eólica tienen un papel especial y importantes perspectivas de crecimiento.

Hoy en día, el 30 % de la electricidad mundial procede de fuentes renovables, ya sea hidroeléctrica u otras energías renovables. La mitad de esta producción proviene de la energía hidráulica, mientras que las demás energías renovables desempeñan un papel menos importante. Sin embargo, el crecimiento de la energía eólica y solar en los últimos años no tiene precedentes. En 2025, la suma de la energía eólica y solar debería superar la producción hidráulica. De aquí a 2050, en un escenario de cero emisiones netas, la combinación eléctrica mundial debería tender hacia un tercio de electricidad solar y un tercio de electricidad eólica. Estamos en el buen camino.

• Eólica: transformar la energía cinética del viento en energía eléctrica. La energía del viento se aprovecha desde la Antigüedad con los molinos de viento. La primera turbina eólica eléctrica se construyó en 1888. El principio de funcionamiento sigue siendo el mismo hoy en día. Las turbinas eólicas utilizan la fuerza del viento para hacer girar las palas, que accionan un alternador. Este alternador contiene un imán. De este modo, se obtiene un campo magnético variable en un circuito eléctrico fijo, lo que genera una corriente eléctrica por efecto de inducción. Después, esta corriente se conduce a un transformador antes de inyectarse en la red eléctrica. Existen dos técnicas principales para aprovechar esta energía: la energía eólica terrestre (onshore) y la energía eólica marina (offshore).
• Fotovoltaica: transformar la energía de los fotones de la radiación solar en electricidad. En 1839, Alexandre Edmond Bequerel descubrió que algunos materiales pueden generar corriente eléctrica cuando se exponen a la luz, es el efecto fotovoltaico. Este descubrimiento científico abrió el camino al desarrollo futuro de las células fotovoltaicas. Estas últimas están compuestas por dos capas de un material semiconductor, como el silicio. Cuando brilla el sol, los fotones golpean los electrones, les dan energía y los ponen en movimiento. Se obtiene un movimiento ordenado de electrones en el circuito eléctrico, es decir, una corriente eléctrica. Para poder enviarse a la red eléctrica, esta corriente debe transformarse en corriente alterna (CA).

Geográficamente, este crecimiento de la energía eólica y solar comenzó en los países desarrollados, especialmente en Europa y Estados Unidos, antes de que China impulsara el mercado. Las tasas de crecimiento son actualmente elevadas, con una media superior al 15 % anual desde 2010 para la energía eólica y superior al 30 % anual desde 2010 para la energía solar.

Este aumento ha sido posible gracias a una reducción muy significativa de los costes de producción e instalación.

En la última década, las tecnologías eólica y fotovoltaica han experimentado importantes reducciones en sus costes de instalación. Según la IRENA, los costes de instalación han disminuido un 86 % para los paneles solares, un 49 % para los aerogeneradores terrestres y un 48 % para los aerogeneradores marinos.

Estas reducciones se reflejan a su vez en los costes de producción de la energía, que pueden medirse gracias al coste nivelado de la energía, comúnmente denominado LCOE.  El indicador de referencia permite calcular el coste medio de producción de un megavatio-hora de electricidad a lo largo de toda la vida útil de una instalación. Tiene en cuenta todos los costes, desde la inversión inicial hasta la explotación, el mantenimiento y el combustible. Así, el LCOE de estas tres tecnologías ha experimentado descensos significativos, situados entre el 63 % y el 90 % desde 2010, lo que hace que las tecnologías renovables sean competitivas en comparación con el LCOE de las instalaciones fósiles.

Aún quedan retos por superar para garantizar un crecimiento sostenible de la energía solar y eólica.

Reto n.º 1 | Una producción muy concentrada

Los principales productores se concentran en China, tanto en el caso de los aerogeneradores como de los paneles solares. Esta concentración es especialmente acusada en la producción de paneles solares.

De hecho, China posee la mayor parte de la capacidad de producción, no solo de paneles solares, sino también de todas las etapas previas, como la producción de silicio bruto, pasando por la conformación en obleas o la producción de células fotovoltaicas.

La Agencia Internacional de la Energía (AIE) señala que esta concentración se ha acentuado en la última década. Por ejemplo, en 2010, el silicio se producía en varias regiones: Europa, América del Norte y Asia. Hoy en día, casi el 80 % del silicio mundial se produce en China. En cuanto a los paneles solares, el 75 % procede ahora de China, una cifra muy superior al 56 % de 2010.

Desafío n.º 2 | Adaptación de la red

Las energías renovables presentan varias características que las distinguen de los modos de producción térmica.

Son variables e intermitentes, ya que dependen de condiciones naturales fluctuantes como el viento y el sol. Por ello, la red eléctrica debe adaptarse para garantizar en todo momento la adecuación entre la demanda y la producción. Esto puede hacerse modulando la producción (la oferta) mediante medios de almacenamiento o modos de producción térmica descarbonizada. Otro método consiste en modular la demanda, reduciendo el consumo de determinados actores.

Además, las energías renovables suelen estar descentralizadas, lo que significa que se producen en multitud de puntos geográficos, diferentes de los actuales centros de producción, y por lo tanto requieren la instalación de infraestructuras como líneas de alta tensión. Su conexión requiere importantes inversiones. Por último, se necesitan inversores y rectificadores para convertir la corriente de las energías renovables en una forma compatible con la red y estabilizar las fluctuaciones de tensión y frecuencia. Esto añade costes adicionales que no se tienen en cuenta en el LCOE de las energías renovables. Por lo tanto, estas energías plantean dificultades para garantizar la adecuación entre los recursos disponibles y la demanda de electricidad. Requieren una conexión suficiente a la red eléctrica y el mantenimiento de la estabilidad de la tensión y la frecuencia, lo que no siempre es fácil debido a su intermitencia.

Reto n.º 3 | Disponibilidad de materiales

Algunas turbinas eólicas, en particular los últimos modelos, requieren el uso de tierras raras para producir imanes permanentes potentes. A menudo fabricados a partir de neodimio y disprosio, ofrecen varias ventajas, entre ellas una mayor eficiencia y un menor mantenimiento. De hecho, los generadores con imanes permanentes son más ligeros y compactos, lo que mejora la eficiencia global de las turbinas eólicas. Además, requieren menos mantenimiento, ya que no necesitan una corriente eléctrica constante para mantener el campo magnético. Sin embargo, el uso de tierras raras también presenta inconvenientes, como el elevado coste de estos materiales y el importante impacto medioambiental de su extracción y tratamiento.

Además, algunos metales necesarios para la producción de aerogeneradores y paneles solares podrían ser más difíciles de encontrar de aquí a 2050 debido a la intensa explotación de los recursos disponibles.

Reto n.º 4 | Reciclaje

Como fuentes de energía limpia, es necesario anticipar el fin de la vida útil de los aerogeneradores y los paneles solares adoptando el principio de la economía circular. Esto permite minimizar su huella medioambiental.

No se trata solo de tratar los residuos, sino sobre todo de reciclarlos. En el caso de los paneles solares, se trata principalmente de reciclar el silicio, el vidrio y el aluminio. En cuanto a los aerogeneradores, hay que reciclar grandes cantidades de hormigón y acero, lo que no supone un problema importante desde el punto de vista tecnológico. Sin embargo, los materiales compuestos, utilizados especialmente en las palas de los aerogeneradores, son especialmente difíciles de reciclar debido a su compleja composición y resistencia. Reciclar también es responder a la cuestión de la disponibilidad de los materiales necesarios para la producción de estas tecnologías. Los paneles solares, por ejemplo, tienen una vida útil media de entre 25 y 30 años, mientras que los aerogeneradores pueden funcionar durante unos 20 o 25 años. Al final de su ciclo de vida, estas instalaciones generan residuos que deben ser tratados.

Conclusión

Las energías renovables son esenciales en una combinación energética descarbonizada, ya que permiten reducir considerablemente las emisiones de carbono relacionadas con la producción de electricidad. Hoy en día, los costes de la energía eólica y solar son muy bajos, lo que las hace competitivas gracias a una reducción de los costes de casi la mitad en diez años. En consecuencia, su crecimiento ha sido rápido y debería continuar a este ritmo, aunque la reducción de los costes se ralentice. Un aspecto crucial es que la intermitencia de estas energías requiere el desarrollo de capacidades de almacenamiento o de medios de producción pilotables, como la energía nuclear o las centrales térmicas descarbonizadas. Por último, también se puede actuar sobre la demanda y aprovechar la posibilidad de reducir el consumo de algunos industriales y particulares.

FUENTE: DIARIO RESPONSABLE