La transición energética mundial no arranca: problemas de batería

Lograr la neutralidad de carbono en 2050 para evitar un calentamiento catastrófico del planeta, requiere acelerar de manera urgente la transición energética: la sustitución de las energías fósiles (EnF) por energías renovables (EnR), y la transformación de los sectores económicos (industria, transportes, sector digital, etc.) para que utilicen electricidad verde.

Esto, sin embargo, como lo analizamos en un artículo anterior (1) , no está sucediendo. Varias razones pueden explicar esta situación: los costos faraónicos de las inversiones requeridas; las limitaciones presupuestarias de los gobiernos; la poca atracción de los inversionistas privados hacia el financiamiento de proyectos de largo plazo y con rentabilidad incierta; la resistencia al cambio de los sectores económicos; el optimismo del "tecnologismo" ambiente (hay tiempo para actuar: la innovación tecnológica permitirá oportunamente de resolver el problema); el escepticismo al cambio climático; factores geopolíticos; etc.

Quisiéramos, sin embargo, destacar dos factores determinantes que frenan el desarrollo de las tecnologías de las EnR y, a la vez, contribuyen a mantener la preeminencia de las EnF en la matriz energética mundial: el carácter intermitente de las principales tecnologías renovables, y la imposibilidad de almacenar la energía eléctrica de manera eficaz.

-1- Problemas de la intermitencia y del almacenamiento de las EnR Las tecnologías solares y eólicas, de lejos las más importantes para reducir las emisiones de carbono, son intermitentes, esto es, que su producción está regulada por las condiciones climáticas: cuando no hay sol ni viento no se genera electricidad. Esta característica se agrava por el hecho de que la electricidad producida por esas tecnologías no puede ser almacenada de manera eficaz, veremos por qué más adelante.

El factor de utilización1 para las instalaciones eólicas oscila entre el 10 y el 40 %, y entre el 10 y el 30% para las plantas fotovoltaicas. Lo que es muy poco en comparación con el factor de carga del 80% de las centrales eléctricastérmicas y el del 90% de las centrales nucleares (2) .

Debido a las dificultades de almacenamiento de las EnR intermitentes, en caso de sobreproducción con relación a la demanda de energía, existen solo dos alternativas:

a. desactivar o reducir los sistemas de EnR para evitar sobrecargas que pueden causar fallas en las redes de distribución eléctrica; por esta razón, en 2020 el Reino Unido dejo de utilizar una cantidad de energía eólica que le hubiera permitido alimentar a más de 1 millón de hogares durante un año;

b. vender la electricidad a precios reducidos o negativos (3).

Por otro lado, en caso de faltante de producción, los gestores de las redes eléctricas utilizarán otro tipo de energía, en particular las EnF. Técnicamente, el problema de la intermitencia se podría resolver si se pudiera contar con tecnologías eficaces para almacenar la electricidad.

El excedente de producción se guardaría y utilizaría para responder ulteriormente a eventuales picos de la demanda y/o a una producción baja consecutiva a condiciones climáticas desfavorables.

No obstante, hoy en día, el almacenamiento en grandes cantidades de la electricidad interestacional o interanual es ineficaz (en costos, en rendimientos, en estabilidad) e insuficiente (4) .

Se estima en alrededor de 180 GW las capacidades instaladas de almacenamiento estacionario en el mundo; es decir, solamente el 3 % del potencial de las centrales eléctricas renovables existentes en el mundo (5). Este porcentaje de reserva o de backup de energía debería de ser, por lo menos, de 20% para que el factor de utilización de esas centrales se acerque a su potencia nominal (6).

Mientras que no haya una capacidad de almacenamiento de la electricidad a gran escala, no se podrán desarrollar las EnR de manera masiva (7).

En efecto, los productores de EnR intermitentes pueden ser reacios a aumentar la capacidad productiva si no pueden percibir todos los ingresos que podrían potencialmente generar, y/o a invertir en tecnologías de almacenamiento inmaduras, lo que afectaría sus costos y su competitividad con respecto a los productores de otros tipos de energía (térmica o nuclear).

Al final, al no contar con tecnologías de almacenamiento adecuadas, las EnR intermitentes mantienen una dependencia de las EnF y, por consiguiente, estas últimas no podrán ser sustituidas en su totalidad por las energías verdes.

-2- La utilización de las EnF Idealmente, para completar los faltantes de producción actuales de las EnR intermitentes, sería preferible de recurrir al uso de energías bajas en carbono como la energía hidráulica o la energía nuclear.

Pero ambas tecnologías tienen limitaciones. No quedan muchos sitios en el mundo aptos para la construcción de nuevas represas, y los costos y el tiempo para poner en operación las centrales nucleares son demasiado importantes para la mayoría de los países. Así, para paliar la intermitencia de las EnR, se utiliza general y forzosamente las EnF.

Podemos emitir la hipótesis que esta situación contribuye a explicar la persistente preeminencia de la EnR en el mix energético primario mundial.

Hasta la fecha, la tasa de sustitución de las EnF por EnR ha sido relativamente modesta. En 2023, las EnF representaban todavía el 80 % de la demanda mundial de energía contra el 83 % hace doce años. Si no se cambian las políticas actuales en materia de transición energética, las EnF representarían aún el 58 % de la demanda de energía mundial en el 2050, contra el 10 % necesario según las hojas de rutas de los expertos de la Agencia Internacional de Energía (AIE) para lograr el NZE (Net Zero Emissions) en esa fecha (8).

Por otro lado, si se observa a nivel mundial un crecimiento en la demanda de las EnR, sobre todo en los países más avanzados, la producción de las EnF, también, sigue creciendo (aunque a un ritmo menor).

El crecimiento de la demanda de las EnF se justifica por el aumento de la demanda total de energía mundial. Esta última ha crecido del 25 % en los últimos diez años, impulsada en particular por el desarrollo de India y de China, y ha sido alimentada por las dos terceras partes por EnF (9).

Lo anterior explica, en particular, porque las compañías petroleras continúan con sus programas para explotar nuevos depósitos a pesar de las recomendaciones de la AIE que ha señalado que la explotación de ningún nuevo yacimiento de petróleo, de gas o de carbón es compatible con el objetivo del NZE 205010; y a pesar… de que las reservas mundiales de combustibles fósiles se están paulatinamente agotando (11).

-3- La falta de inversión en EnR La poca viabilidad económica de las EnR resultante de su carácter intermitente, los altos costos para desarrollar tecnologías de almacenamiento de la electricidad eficaces y, consecuentemente, el alto consumo de EnF, son factores que frenan el crecimiento de las inversiones en EnR e, indirectamente, frenan también los objetivos de decarbonización de los sectores económicos.

A la fecha,solo se está realizando menos de la mitad de las inversiones anuales requeridas (meta anual de 5 billones de dólares) por la transición energética a nivel mundial de aquí hasta el 2050 (12).

Los inversionistas privados, que deberían apoyar a los Estados en sus políticas energéticas, siguen atraídos por financiar el sector de las EnF que ofrece una rentabilidad más segura y a más corto plazo, que los proyectos y programas de la transición energética (13).

También notamos que los bancos globales mantienen grandes cantidades de activos financieros ligados a las EnF que representan una parte importante de sus recursos propios, y que serían en dificultad en caso de caída rápida del valor de estos activos (14) (imaginemos, por ejemplo, una innovación tecnológica revolucionaria que venga, de un día para el otro, a solucionar el problema del almacenamiento de la electricidad).

A pesar del discurso oficial del sector financiero a favor de la finanza verde, que señala la prioridad de invertir en la transición energética, podemos observar en realidad que el sector de las EnF está en buena salud (financiera). Sin lugar a duda, el desarrollo de los proyectos de descarbonización de la energía sufre de la competencia de los programas de inversión en los sectores de las energías fósiles tradicionales (15).

-4- Conclusión Resolver a la mayor brevedad el problema del almacenamiento de la electricidad aseguraría a las EnR tanto su independencia de las EnF, como su rentabilidad y atractivo financiero, lo que permitiría avanzar más rápidamente en la transición energética (16) .

Se perfilan tecnologías prometedoras como el hidrógeno verde (para el almacenamiento estacionario de largo plazo) o las baterías de los vehículos (para el almacenamiento embarcado de corto plazo), pero no se sabe cuándo serán efectiva y económicamente operacionales (17).

No obstante, el desarrollo de estas tecnologías es urgente. Los Estados, los inversionistas privados, las empresas tecnológicas y los investigadores deben incrementar sustancialmente sus esfuerzos para lograrlo lo más pronto posible.

Si la transición energética no se acelera, no se cumplirá el NZE en el 2050. A menos de, como última alternativa, reducir la demanda de energía, o sea bajar el consumo y la producción mundial (18). ¿Sería posible y deseable tal alternativa? Trataremos esta pregunta en una próxima entrega.

1 https://www.crhoy.com/opinion/el-lector-opina/el-crecimiento-del-pib-y-la-lucha-contra-elcalentamiento-global-son-dos-objetivos-incompatibles/
2 https://www.lumo-france.com/blog/2023/11/15/comprendre-le-facteur-de-charge-des-energiesrenouvelables#:~:text=Le%20facteur%20de%20charge%20des%20installations%20solaires%20d%C3%A9pen d%20de%20la,une%20moyenne%20de%2014%25%202
3 https://www.la-croix.com/economie/electricite-bienvenue-dans-le-monde-des-prix-negatifs-20240519
4 https://theconversation.com/le-stockage-massif-delectricite-brique-indispensable-de-la-flexibilite-pouratteindre-la-neutralite-carbone-205109
5 https://www.ifpenergiesnouvelles.fr/enjeux-et-prospective/decryptages/climat-environnement-eteconomie-circulaire/stockage-denergie-accompagner-deploiement-des-energiesrenouvelables#:~:text=Les%20puissances%20install%C3%A9es%20de%20stockage,en%202020%20selon%20 le%20GWEC.
6 https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/chimie/articles/10.5802/crchim.115/#body-html-7
7 ibid
8 https://www.francetvinfo.fr/monde/environnement/crise-climatique/crise-climatique-ou-en-est-latransition-energetique-dans-le-monde-a-moins-d-un-mois-de-la-cop29-en-azerbaidjan_6841196.html
9 ibid
10https://www.lesechos.fr/industrie-services/energie-environnement/la-quasi-totalite-des-producteurs-depetrole-et-de-gaz-continuent-dinvestir-dans-les-energies-fossiles2028995#:~:text=Selon%20leur%20rapport%20publi%C3%A9%20ce,projets%20ces%20trois%20derni%C3%A 8res%20ann%C3%A9es.
11 https://www.sirenergies.com/article/quest-ce-que-energiefossile/#:~:text=Ces%20derni%C3%A8res%20devraient%20s'%C3%A9puiser,ans%20avant%20celle%20du%2 0p%C3%A9trole.
12 Ver nota i
13 L'illusion de la finance verte, de Alain Grandjean, Julien Lefournier et Gaël Giraud, Ed. L´Atelier.
14 ibid
15 ibid
16 https://www.francetvinfo.fr/monde/environnement/crise-climatique/crise-climatique-ou-en-est-latransition-energetique-dans-le-monde-a-moins-d-un-mois-de-la-cop29-en-azerbaidjan_6841196.html
17 https://www.connaissancedesenergies.org/questions-et-reponses-energies/peut-stocker-lelectricite
18 Ver nota 1