Vía CNBC
La tecnología para generar electricidad con recursos renovables como la eólica y la solar existe desde hace décadas. Entonces, ¿por qué la red eléctrica no es ya 100% renovable?
La generación de electricidad para los hogares y las empresas contribuye significativamente al cambio climático. En los Estados Unidos, una cuarta parte de las emisiones de gases de efecto invernadero provienen de la producción de electricidad, según la Agencia de Protección Ambiental.
Los paneles solares y los parques eólicos pueden generar electricidad sin liberar emisiones de gases de efecto invernadero. Las plantas de energía nuclear también pueden, aunque las plantas actuales generan desechos radiactivos de larga duración, que no tienen un depósito de almacenamiento permanente.
Pero el sector eléctrico estadounidense sigue dependiendo de los combustibles fósiles. En 2021, el 61 por ciento de la generación de electricidad provino de la quema de carbón, gas natural o petróleo. Solo el 20 por ciento de la electricidad en los EE. UU. provino de energías renovables, principalmente energía eólica, hidroeléctrica y solar, según la Administración de Información de Energía de los EE . UU . Otro 19 por ciento provino de la energía nuclear.
La contribución de las energías renovables ha aumentado constantemente desde la década de 1990, y la tasa de aumento se ha acelerado. Por ejemplo, la energía eólica proporcionó solo 2.800 millones de kilovatios-hora de electricidad en 1990, duplicándose a 5.600 millones en 2000. Pero a partir de ahí, se disparó, creciendo a 94.600 millones en 2010 y 379.800 millones en 2021.
Eso es progreso, pero no está ocurriendo lo suficientemente rápido como para eliminar los peores efectos del cambio climático para nuestros descendientes.
“Necesitamos eliminar las emisiones globales de gases de efecto invernadero para 2050”, escribió el filántropo y tecnólogo Bill Gates en su carta anual de 2023. “El clima extremo ya está causando más sufrimiento, y si no llegamos a cero emisiones netas, nuestros nietos crecerán en un mundo que está dramáticamente peor”.
Y el problema es en realidad más grande de lo que parece.
“No solo necesitamos generar tanta electricidad como la que tenemos ahora, sino tres veces más”, dice Saul Griffith , un empresario que vendió empresas a Google y Autodesk y ha escrito libros sobre electrificación masiva. Para llegar a cero emisiones, todos los autos y los sistemas de calefacción y estufas deberán funcionar con electricidad, dijo Griffith. La electricidad no es necesariamente limpia, pero al menos puede serlo, a diferencia de las estufas a gas o los automóviles a gasolina.
La tecnología para generar electricidad con energía eólica y solar existe desde hace décadas. Entonces, ¿por qué la red eléctrica no funciona ya al 100% con energías renovables? ¿Y qué se necesita para llegar allí?
La economía de la generación de energía.
La economía juega un papel importante.
En primer lugar, las energías renovables solo recientemente se han vuelto competitivas en costos con los combustibles fósiles para generar electricidad. Incluso entonces, los precios dependen de la ubicación, dijo a CNBC Paul Denholm , del Laboratorio Nacional de Energía Renovable .
En California y Arizona, donde hay mucho sol, la energía solar suele ser la opción más barata, mientras que en lugares como Maine, la energía solar está a punto de ser la fuente de energía más barata, dijo Denholm. En lugares con mucho viento como Dakota del Norte, la energía eólica es competitiva en costos con los combustibles fósiles, pero en el sureste, todavía está cerca.
Luego está el costo de la transición de la infraestructura de generación de energía actual, que se construyó en torno a la quema de combustibles fósiles.
“Tienes una planta de energía existente, ha valido la pena. Ahora necesita que las energías renovables sean más baratas que operar esa planta para realmente retirar una planta vieja”, explicó Denholm. “Necesitas nuevas energías renovables para que sean más baratas solo en los costos variables o el costo operativo de esa planta de energía”.
Hay algunos lugares donde eso es cierto, pero no es universalmente así.
“Principalmente, lleva mucho tiempo entregar el capital social de una industria multimillonaria”, dijo Denholm. “Simplemente tenemos una gran cantidad de equipos heredados por ahí. Y solo se necesita un tiempo para que todo se resuelva”.
Intermitencia y transmisión
Una de las mayores barreras para una red 100% renovable es la intermitencia de muchas fuentes de energía renovable. El viento no siempre sopla y el sol no siempre brilla, y los lugares más ventosos y soleados no están cerca de todos los principales centros de población del país.
La solución es una combinación de baterías para almacenar el exceso de energía para momentos en que la generación es baja y líneas de transmisión para llevar la energía donde se necesita.
Se están desarrollando baterías de larga duración, pero Denholm dijo que se puede avanzar mucho simplemente con baterías a escala de servicios públicos que almacenan energía durante unas pocas horas.
“Uno de los mayores problemas en este momento es cambiar un poco la energía solar, por ejemplo, de las 11 a. m. y el mediodía a la demanda máxima a las 6 p. m. o 7 p. le dijo a CNBC. “En realidad, puede cumplir con eso con las baterías de iones de litio convencionales. Esto está muy cerca del tipo de baterías que se colocan en los automóviles hoy en día. Puedes llegar muy lejos con eso”.
Hasta ahora, el uso de la batería ha sido bajo porque la energía eólica y solar se utilizan principalmente para amortiguar la red cuando las fuentes de energía son bajas, en lugar de ser una fuente primaria. Para que el primer 20% a 40% de la electricidad en una región provenga de energía eólica y solar, no se necesita almacenamiento en baterías, dijo Denholm. Cuando la penetración de las energías renovables comienza a acercarse al 50 %, entonces se hace necesario el almacenamiento en baterías. Y construir e implementar todas esas baterías requerirá tiempo y dinero.
Las líneas de transmisión son otro factor limitante.
“Hemos podido construir una buena cantidad de energía eólica y solar sin agregar nueva transmisión, pero realmente estamos llegando al límite, especialmente para la energía eólica, porque no hay mucha transmisión ubicada en los lugares en el país donde hace mucho viento”, dijo Denholm. “Así que absolutamente necesitamos construir más transmisión para aprovechar esos recursos eólicos de súper alta calidad, particularmente en el centro del país”.
El sistema de transmisión en los EE. UU. está construido para la capacidad de electricidad que ya está en la red, y la construcción de nuevas líneas de transmisión que recorren cientos de millas puede tomar entre 10 y 15 años, John Moura , director de evaluación de confiabilidad en North American. Electric Reliability Corp., dijo a CNBC. “El tipo de transmisión del que estamos hablando aquí son proyectos grandes de 1,000 [o] 2,000 millas de largo”.
Actualmente, cuando una empresa de servicios públicos quiere agregar electricidad a la red existente, tiene que pagar por la línea de transmisión mejorada y por la interconexión, que es donde se unen varias redes locales . Esas actualizaciones de la red son costosas y el proceso de obtención de permisos es lento.
Varios componentes de la Ley de Inversión en Infraestructura y Empleos firmada en noviembre de 2021 otorgaron a la Comisión Federal Reguladora de Energía una autoridad de permisos mucho más fuerte, dijo a CNBC el analista de líneas de transmisión Rob Gramlich . Aún así, algunos cambios clave en las reglas no llegaron a la meta. No se incluyó ningún crédito fiscal de transmisión en la Ley de Reducción de la Inflación de este año, y los esfuerzos del Senador Joe Manchin, D.-W.Va., para reformar los permisos hasta ahora no han sido aprobados.
“La transmisión no se abordó de manera significativa en el 117º Congreso. Sin duda, hay muchos asuntos pendientes en el frente de la transmisión”, dijo Gramlich a CNBC.
Poner líneas de transmisión subterráneas es otra opción, pero eso es prohibitivamente costoso.
“Sus grandes líneas de transmisión aérea clásicas de la vieja escuela son prácticamente lo único que es probable que veamos al menos en la próxima década o dos”, dijo Denholm.
¿Requisitos de tierra? No es gran cosa
Una preocupación comúnmente citada es que ser 100 % renovable requerirá enormes extensiones de tierra cubiertas con paneles solares o parques eólicos.
Pero “ese definitivamente no es el desafío”, dijo Moura .
Se necesitaría un total del 0,84 por ciento de la tierra de EE. UU. para respaldar un sistema de energía completamente renovable, dijo a CNBC el profesor de Stanford Mark Jacobson . En comparación, la industria de los combustibles fósiles ocupa el 1,3 por ciento de la tierra de EE . UU .
“La energía eólica marina, las mareas y las olas no ocupan ninguna tierra nueva. La energía fotovoltaica en la azotea no ocupa ningún terreno nuevo”, dijo.
Entonces, en realidad, la única tierra nueva requerida sería para instalaciones solares administradas por empresas de servicios públicos y para turbinas eólicas en tierra.
Pero muchas personas son reacias a adoptar una nueva forma de hacer las cosas cuando no pueden ver cómo será el futuro y cuando mantener el statu quo es el camino de menor resistencia, según Griffith, el defensor de la electrificación masiva.
“La mayor barrera es la falta de imaginación”, dijo Griffith a CNBC en una entrevista en video desde Australia, donde vive actualmente. “Así que todos dicen, ’Bueno, no estoy del todo dispuesto a hacer esto, porque no sé cómo se verá. Y tal vez va a ser terrible’”.
Entonces, ¿cómo sería un mundo 100% renovable, según Griffith?
“Parecerá que todas las casas tienen energía solar en el techo. Habrá energía solar sobre cada estructura de estacionamiento. Algunas carreteras probablemente tendrán paneles solares elevados en el medio de la carretera. Y cada vez que conduce por el campo, verá algo de viento en algún lugar del horizonte”, dijo Griffith.
“Y de lo contrario, el futuro se parecerá mucho a lo que es”.
‘Lo correcto no es lo fácil de hacer’
Las reglas firmes y consistentes del gobierno federal son otra deficiencia en los EE. UU., y eso se reduce a la política.
“En Noruega, no se puede comprar un vehículo de gasolina después de 2025. Eso genera una gran certeza en el mercado. Todo el mundo sabe cuándo va a pasar, qué hay que hacer”, dijo Griffith.
La Ley de Reducción de la Inflación de agosto de 2022 estaba repleta de incentivos para impulsar las energías renovables, pero no fijó fechas firmes para la finalización de la generación de combustibles fósiles.
“Realmente no envía una señal clara a las empresas de servicios públicos de que, ’No, ya no se pueden instalar redes de gas natural para calentar hogares. No, no puedes hacer esto o aquello o lo otro. Así que creo que una mayor certeza regulatoria y legislativa ayudaría mucho a Estados Unidos”, dijo Griffith.
Hasta entonces, seguirá siendo más barato y más fácil seguir haciendo las cosas de la misma manera.
Griffith vivió en los EE. UU. durante más de dos décadas y construyó una casa completamente eléctrica en San Francisco a partir de 2014. Le tomó ocho años y costó aproximadamente $80,000 adicionales en comparación con la construcción de una casa tradicional, dijo.
“Existe una especie de inercia y trámites burocráticos en todos los niveles del sistema”, dijo Griffith. “Y luego, incluso después de que terminé y construí esa casa, es difícil encenderla. Hay personas que son muy hábiles en el mantenimiento de una casa eléctrica digital, [pero] todavía no hay un software que lo haga fácil. Hay un par de startups trabajando en ello. … Es como los primeros días del teléfono celular”.
Incluso las reparaciones incrementales son más difíciles de hacer con una casa totalmente eléctrica.
“Si llama a un contratista y le dice: ‘Me gustaría instalar una estufa de inducción, me gustaría sacar el gas de la cocina’, el contratista probablemente le dirá: ‘Estás loco, compre gas natural en su lugar.’ O si los llama a medianoche y les dice: ‘Mi calentador de agua no funciona, ¿pueden reemplazarlo con una bomba de calor eléctrica’, que sería la elección correcta para el clima e incluso para la economía, el contratista dirá: ‘No, no, no, tendré uno de gas natural allí en la mañana, pero la bomba de calor me llevará seis semanas’”, dijo Griffith.
“Así que tenemos una escasez de habilidades y capacidad y cadena de suministro en todas estas cosas, lo que significa que lo correcto no es fácil de hacer”, dijo.
En Australia, más del 30 por ciento de los hogares tienen energía solar en el techo y es “la energía más barata que la humanidad haya tenido”, dijo Griffith. En los EE. UU., solo alrededor del 1 al 2 por ciento de los hogares tienen energía solar en la azotea.
“En Estados Unidos, es más caro que la electricidad de la red. Ese es un problema regulatorio y de capacitación de la fuerza laboral en los EE. UU.”
Por ejemplo, en Australia, Griffith dijo que puede llamar a 10 empresas y obtener 10 cotizaciones de energía solar para techos al día siguiente a 65 centavos por vatio. En California, la energía solar en la azotea le costó $5.80 por vatio. Incluso dado el mayor costo de vida en San Francisco en general, “no debería ser 10 veces más caro que en Australia”, dijo.
En su opinión, en los EE. UU. todo se reduce a la regulación y la preservación del statu quo.
“Estados Unidos cree que todo se trata de mercados libres y antirregulación, pero en realidad, es el mercado energético más sobrerregulado y jodido del mundo”, dijo Griffith.
Por ejemplo, muchas empresas de servicios públicos proporcionan electricidad y gas a sus clientes en los EE. UU.
“Uno de sus negocios está en conflicto con el otro y no han resuelto eso”, dijo Griffith. “Así que todavía estamos perjudicando las soluciones eléctricas frente a las soluciones de gas natural”.
Para que todo esto cambie, dijo que los estadounidenses tendrán que ver una mejor alternativa que realmente funcione fuera de los EE. UU., y luego presionar a los políticos y la industria privada para que lo hagan mejor en casa.
“Solo tienes que demostrar que esto funciona en alguna parte. Y una vez que haya hecho eso, eso podría desencadenar la parálisis política total de Estados Unidos”, dijo Griffith.
En los EE. UU., el argumento exitoso para la energía solar en los techos girará más en torno a escapar de las facturas de servicios públicos y rebelarse contra las empresas de servicios públicos y los gobiernos, que en torno a salvar la Tierra, agregó Griffith. Dadas esas realidades económicas y políticas, dijo que es más probable que la energía solar en los techos despegue primero en estados más conservadores como Texas o Florida.
“Será una empresa llamada Liberation Solar, será el instalador de energía solar más grande de los EE. UU.”, dijo, quizás solo en parte en broma.