Electrificación en masa: su impacto en el cambio climático
En Francia, donde se ha abandonado casi por completo la energía a base de carbón, se advirtió que quizá deba racionarse la electricidad si este invierno hace demasiado frío. En los Estados Unidos, hay un problema diferente: probablemente no podrá cumplirse con los objetivos climáticos para 2030 sin un cambio en la política energética; de hecho, las emisiones de gases de efecto invernadero están creciendo más rápido que la economía. Mientras tanto, Elon Musk, entre otras voces influyentes, ha advertido sobre el cierre de las plantas nucleares.
Todas estas tensiones ilustran el conflicto inherente entre satisfacer el voraz apetito energético del mundo y reducir drásticamente las emisiones de gases de efecto invernadero. La transición a una economía baja en carbono no solo es una tarea trascendental, sino que también es mucho más complicado y difícil de lograr de lo que parece.
A fin de reducir drásticamente el uso de combustibles fósiles en el mundo, la sociedad tendrá que hacer frente al gran déficit actual de suministro y distribución de energías de baja emisión de carbono. No solo habrá enormes desafíos que afectarán a las economías mundiales, nacionales y locales, sino que habrá repercusiones aún mayores para la resiliencia.
Es necesario analizar esto en detalle. En la actualidad, casi tres cuartas partes de las emisiones globales de gases de efecto invernadero son el resultado de la producción de energía. Por lo tanto, la reducción de las emisiones a fin de mitigar el cambio climático depende, en gran medida, de las reducciones masivas de la energía que ahora se produce a partir de la combustión de combustibles fósiles. En el futuro, se espera que muchos de los sistemas de calefacción, transporte y fabricación del mundo —ahora típicamente alimentados por gasolina, petróleo y gas natural— operen, en cambio, con electricidad suministrada por fuentes renovables como la solar, la eólica, la hidroeléctrica, la geotérmica o la mareomotriz. Esta transformación suele denominarse electrificación en masa.
La transición a una economía baja en carbono, impulsada en gran medida por electricidad, requiere aumentos masivos tanto de la producción de energías renovables como de la transmisión de electricidad. Hoy en día, esta transición se encuentra en las primeras etapas y será un proceso largo y desafiante.
En este momento, los combustibles fósiles constituyen el 80 % de la matriz energética mundial. A la tasa de implementación actual, las energías renovables solo podrán satisfacer alrededor de la mitad del aumento proyectado de la demanda mundial de electricidad en 2021 y 2022, y ni hablar de abordar la demanda base de combustibles fósiles. Solo en los Estados Unidos, satisfacer las demandas actuales de energía mediante la energía solar fotovoltaica (la mejor opción para aumentos masivos a escala) requeriría el 10 % del potencial técnico utilizable total del país (es decir, la generación de energía alcanzable dado el rendimiento del sistema, las restricciones topográficas, ambientales y de uso de la tierra). Esa es una enorme cantidad de tierra cubierta por paneles solares, con otras consecuencias ambientales y agrícolas adversas. Nuestra experiencia hasta la fecha muestra cuán vulnerables son estas fuentes al viento y al granizo.
Actualmente, alrededor de una cuarta parte de la energía mundial se utiliza para el transporte. Solo una pequeña cantidad de vehículos (aproximadamente 11 millones) funcionan con electricidad. En un escenario optimista, habría hasta 230 millones en 2030, pero eso aún sería menos del 12 % de todos los vehículos del planeta. Incluso esa modesta cifra requeriría 140 millones de cargadores domésticos. Y, a pesar de ese noble esfuerzo, los motores de combustión interna seguirían representando el 98 % de la energía necesaria para el transporte. Por ende, la capacidad de producir en escala un modelo económico bajo en carbono solo para el sector del transporte es una tarea abrumadora. El desafío se ve exacerbado por la necesidad de aumentar aún más la producción de electricidad a escala comercial para satisfacer la nueva demanda masiva de electricidad que se producirá y transmitirá a lugares adecuados para la carga de vehículos, en lugar de la producción de energía mecánica por combustión dentro de cada vehículo.
Ahora bien, ¿qué pasa con la energía nuclear (que, en sentido estricto, no es una fuente renovable, ya que requiere la extracción de uranio)? La fisión se está evaluando cada vez más como una opción para la generación de energía de bajas emisiones de carbono. Aunque es más factible de implementar a mayor escala, la percepción pública de la seguridad, los altos costos de construcción y la gestión de los residuos radiactivos siguen siendo enormes desafíos. Un mejor diseño de las plantas y el potencial de fusión (que produce más energía y menos residuos) siguen siendo áreas activas de investigación.
Todo esto significa que la energía eléctrica tendrá que transmitirse desde un mayor número de fuentes, a velocidades significativamente más altas, a muchos más puntos de uso. Sí, las múltiples fuentes de energía, en teoría, pueden hacer que el sistema energético general sea más resiliente. Sin embargo, el desafío es la envergadura de la capacidad requerida, la falta de robustez de las energías renovables (en comparación con una planta de energía tradicional), el enorme aumento de la capacidad de transmisión requerida (para transmitir más energía) y la necesidad de conectar más lugares con líneas más grandes. El suministro o la transmisión inadecuados causan apagones como los que son una realidad cotidiana en los países en desarrollo, un suministro de energía inestable como en California, devastada por los incendios forestales, o la gran helada de Texas, donde los residentes carecían de electricidad para calefaccionarse. Es inaceptable cómo este tipo de interrupciones generalizadas afectan el sustento de las personas y la continuidad de las operaciones comerciales.
El desafío de la electrificación en masa tiene otras tres complicaciones:
1. La energía de respaldo. Las empresas y los propietarios de viviendas siempre han confiado en los generadores para conservar energía durante los cortes eléctricos. En un mundo electrificado masivamente, los propietarios utilizarán sistemas de almacenamiento de energía (SAE), es decir, baterías de iones de litio, como respaldo y para las brechas de suministro. La capacidad de estos sistemas está aumentando y ya estamos viendo riesgos. En 2019, un SAE se incendió en Arizona, y varios bomberos sufrieron heridas graves. En septiembre, las instalaciones de almacenamiento de energía más grandes del mundo fallaron y se incendiaron, en consecuencia, la planta estuvo fuera de servicio durante semanas. En un mundo electrificado, los sistemas como estos serán comunes en plantas, tiendas, oficinas, hospitales y hogares, lo cual empeorará el panorama de riesgos. Podría decirse que cada hogar, edificio de oficinas y planta se volverá más vulnerable a daños por incendio que cuando albergaba un generador externo con una línea de gas o un tanque de combustible como respaldo. Incluso si los combustibles fósiles todavía se utilizan como respaldo, su disponibilidad se reducirá y los costos aumentarán.
2. La confiabilidad. Con la capacidad suficiente de energías renovables y con una forma de transmitirlas y almacenarlas, reducir la matriz energética disminuiría inherentemente la resiliencia. La posibilidad de tener una línea de transmisión que abastezca un negocio o una ciudad se dificulta cuando los propietarios carecen de otras opciones disponibles y cuando todos los sistemas dependen de una sola fuente. Tendrá que haber nuevos requerimientos para que la red sea más resiliente que la actual, es decir, construir sistemas redundantes y de transferencia por falla para que, cuando una línea de distribución falle, otra se haga cargo.
3. El último tramo. En un mundo electrificado, las empresas y los propietarios de viviendas deberán aumentar su propia capacidad (es decir, recablear, agregar un sistema de almacenamiento de energía e instalar nuevos sistemas de cableado para alimentar todo). El costo es significativo. Además, las fallas eléctricas o de funcionamiento son la principal fuente de incendios en propiedades comerciales y la segunda causa de incendios domésticos en los Estados Unidos.
El escenario de un nuevo sistema de energía baja en carbono a escala que satisfaga estos desafíos utilizando el enfoque actual no es ecológicamente responsable. Requiere que se dediquen tierras y bosques para la generación de energía solar y eólica, un aumento masivo de las grandes líneas eléctricas y todas las consecuencias adversas de reparar, reemplazar y reconstruir los sistemas que se vean afectados por el clima o por incendios.
Lo que realmente necesitamos para apoyar el reto de los sistemas de electrificación masiva inteligente son nuevas tecnologías e infraestructura. La ley de infraestructura recientemente aprobado en el Congreso de los Estados Unidos es un buen punto de partida, pero no es suficiente. Se necesita una reingeniería completa.
Esto significa que las industrias, las empresas, los gobiernos y otras partes deberán reconsiderar la resiliencia de la producción energética en sus planes estratégicos, presupuestos, estrategias de gestión de riesgos, instalaciones, planes de respuesta a emergencias y protocolos operativos.
Es complicado, más complicado de lo que suele considerarse, pero es necesario.
Publicado originalmente en inglés en Forbes.
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