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La proporción de generación eléctrica a partir de fuentes limpias es del 11,3% a nivel mundial, y aumenta año a año. Sin embargo, ampliar su participación en la matriz presenta múltiples desafíos, derivados de las características propias de estas energías.

El cambio climático es un hecho. La abrumadora evidencia científica ha forjado un consenso internacional pocas veces visto. Y solo tres países en el mundo están fuera del Acuerdo de París sobre el cambio climático: Nicaragua, que lo considera insuficiente y tiene objetivos propios mucho más ambiciosos, Siria y los Estados Unidos. Es por esto que ya no tiene sentido preguntarse si los países deberían reducir emisiones, sino cómo hacerlo de la forma más rápida, barata y segura.

Dado que, según el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático, la generación de electricidad y calefacción es la principal fuente de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) a nivel mundial, tiene sentido que la respuesta más inmediata pase por incorporar fuentes de generación renovable a la matriz eléctrica. «Es necesario ir hacia las renovables, es necesario ir hacia un mundo más limpio», dice Gerardo Rabinovich, vicepresidente del Instituto Argentino de Energía General Mosconi.

Como siempre, hay países que pican en punta. Según la organización REN21, las energías renovables representaron el 86% de la capacidad de generación eléctrica incorporada en la Unión Europea durante 2016. En un día bueno, Dinamarca y Alemania pueden generar más del 85% de su electricidad con ellas. Más cerca de la Argentina, Uruguay fue noticia por lograr abastecerse totalmente por estas fuentes.

A nivel global, si bien la proporción de generación eléctrica a partir de renovables (sin considerar hidroeléctrica de gran escala) es solo 11,3%, esta aumenta año tras año. No sorprende, entonces, que -de acuerdo a cifras del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente- la capacidad de generación renovable instalada en 2016 haya sido un 9% mayor que la de 2015 (138,5 GW contra 126,5 GW). Lo que sí puede sorprender es que, a pesar de ello, el monto invertido fue un 23% menor al de 2015. La explicación está en que la energía renovable es cada vez más barata.

«Alemania, que es la principal potencia económica, tecnológica y científica de Europa, se está volcando a las renovables. Y la razón es simple: las renovables son más baratas que otras formas de electricidad bajas en emisiones de dióxido de carbono (CO2)», dice Paul Dorfman, fundador del Nuclear Consulting Group e investigador honorario del Instituto de Energía de la University College of London.

Comprometidos en reducir emisiones y envalentonados por la caída en los precios, son varios los gobiernos, políticos y especialistas que se están planteando el objetivo de tener una matriz eléctrica 100% renovable. En los Estados Unidos, ya son 25 las ciudades que tienen metas de este tipo y, hace dos semanas, el estado de California se comprometió a estar generando en 2045 el 100% de su electricidad mediante estas fuentes. En la Argentina, María Odarda, senadora Nacional por Río Negro (Alianza Frente Progresista), presentó un proyecto de ley que propone una serie de medidas para alcanzar en 2050 el 100% de generación eléctrica renovable.

Desafío 1: Variabilidad

Pero lograr esto no es fácil. Las fuentes de generación renovable (especialmente la solar y la eólica) tienen características que las hacen especiales y presentan nuevos desafíos para los sistemas eléctricos. En primer lugar, son variables; es decir, solo generan electricidad cuando el sol brilla o el viento sopla.

Si la demanda de electricidad es mayor a la generación, una parte de la población que no tendrá luz. Y, dado que todavía no es comercialmente viable almacenar electricidad a gran escala, si la generación es mayor a la demanda, ese exceso se desperdicia o, peor aún, hay riesgo de sobrecarga. Por lo tanto, una de las mayores responsabilidades de los administradores de una red eléctrica es mantener la red balanceada -si la demanda sube, agregar más generación (despachar); si la demanda baja, sacar.

Para mantener el balance, el operador tiene que tener a mano una fuente «despachable» para prender y apagar de acuerdo a la necesidad. Las fuentes más flexibles (que se pueden prender y apagar con mayor rapidez y menor costo) son el gas natural y el carbón, ambos combustibles fósiles emisores de CO2.

Además, hay un problema de sostenibilidad: a medida que aumente la participación de las renovables en una matriz determinada, la fuente despachable va generar cada vez menos y, en consecuencia, cobrar cada vez menos. Las estimaciones del negocio a largo plazo caen, no se invierte en este tipo de generación y la red queda muy vulnerable ante la variabilidad de las renovables. Para Rabinovich, hay un problema económico respecto a la remuneración de la electricidad: «El tema es que las energías no renovables, si van a ser remuneradas solo cuando generan, no les van a dan los costos entonces no se van a instalar».

Como respuesta a la variabilidad de las energías solar y eólica, hay tres estrategias principales. La primera es la interconexión entre distintas redes. Mientras más grande la red, mayores las probabilidades de que, en algún lugar, el sol esté brillando o el viento, soplando. A mayor red, mayor estabilidad.

La segunda estrategia es el desarrollo de tecnologías de almacenamiento. Si la electricidad se pudiese acopiar, los excesos de guardarían para cuando la generación fuese insuficiente, solucionando la cuestión de la variabilidad.

La bala de plata del sector son las baterías. Empresas como Tesla, por mencionar la de mayor renombre, están lanzadas a la carrera por desarrollar una batería de alta capacidad y comercialmente viable. Otra posibilidad, por ejemplo, es usar el exceso de electricidad de las horas pico para bombear agua hacia una represa en altura, y generar energía hidroeléctrica durante las horas de baja generación. Ideas y proyectos hay cientos, y los especialistas coinciden en que la industria del almacenamiento crecerá exponencialmente en los próximos años.

La tercera estrategia es la de la administración de la demanda eléctrica, que implica que esta se acomode a la generación. La forma más directa de inducirlo es a través de los precios: cobrando la electricidad más barata en los momentos de mayor generación y más cara cuando la generación cae. Esto es algo que se aplica desde hace mucho en varios países.

Además, con el avance de la tecnología y la irrupción del Internet de las cosas (la tecnología que permitirá a los electrodomésticos estar conectados a Internet y activarse solos de acuerdo a su programación), las posibilidades para la administración de la demanda eléctrica se multiplican. «Si somos capaces de programar cuándo nuestros consumos eléctricos se generan y permitimos que un sistema eléctrico inteligente interactúe con nuestros electrodomésticos, entonces el perfil de la demanda eléctrica de un país puede llegar a ser muy flexible. Esto le permitiría responder a una creciente variabilidad del lado de la oferta», analiza Nick Huges, doctor del Instituto de Recursos Sostenibles de la University College London.

Desafío 2: Ubicación

La segunda característica de las renovables es que tienen que estar ubicadas en lugares específicos (donde hay sol o viento), y estos no siempre están cerca de los lugares de consumo. En la Argentina, mientras que el grueso de la población se encuentra en la región pampeana, las mejores condiciones para la energía solar y eólica están en el corredor andino y la Patagonia, respectivamente. Esto obliga a tener infraestructuras de transporte más amplias, complejas y costosas, y a realizar importantes inversiones. Según Rabinovich, si el país apostara fuertemente por las renovables, debería mejorar notoriamente sus líneas de transmisión y transporte, ya que «hoy en día ni siquiera están preparadas para transportar todo lo que se licitó en el RenovAr». Además, la gente suele rechazar tener una línea de transporte de alta tensión cerca de su casa, lo que complica la planificación en países densamente poblados.

Con generación distribuida (instalar paneles en los techos de las casas o pequeños generadores eólicos en entornos semiurbanos) se minimiza este problema, ya que la electricidad se genera en el lugar de consumo y no es necesario transportarla. Ahora bien, el alcance y la escalabilidad de esta alternativa son limitados.

Desafío 3: Factor de capacidad

La tercera característica de las renovables es su bajo factor de capacidad -que es el ratio entre la electricidad efectivamente generada y el potencial máximo del panel o molino. De acuerdo a la Agencia de Información Energética de los Estados Unidos (EIA), en 2016 el factor de capacidad promedio de la energía solar FV de gran escala fue 27% y el de la eólica, 34,7%. A modo de comparación, la energía nuclear (que casi nunca se apaga) tuvo un factor de capacidad de 92,5%.

Esto implica que, para obtener una cierta cantidad de electricidad, la capacidad instalada, y por lo tanto la inversión, debe ser mucho más elevada. Además, a mayor capacidad instalada, más redes de transmisión y más incidencia de la variabilidad en la matriz. La respuesta a esto pasa por la mejora constante de las tecnologías y el aumento de su eficiencia.

Estas dificultades explican por qué la incorporación de renovables no sucede tan rápidamente y a tan gran escala como se desea. Un informe de Bloomberg New Energy Finance recientemente publicado estima que, para el año 2040, la generación eléctrica con fuentes renovables llegará a 34% a nivel global. «Aunque un 100% de renovables sería perfecto, tal vez 85% es una meta más práctica, porque el 15% restante es más difícil de hacer», apunta Dorfman. Dados los problemas generados por la variabilidad, la necesidad de ubicar los proyectos en lugares específicos y el bajo factor de capacidad de las renovables, la mayoría de los expertos concluye que la estrategia más razonable para lograr la descarbonización del sector eléctrico sería combinar una alta participación de estas fuentes con otras, como la nuclear o el gas natural.

Huges considera que, si hay suficiente flexibilidad tanto en la oferta como en la demanda, y si la red está altamente interconectada, las renovables pueden alcanzar niveles de participación superiores al 95%. Rabinovich, a su vez, estima que, si bien las renovables van a ir reemplazando a los fósiles, «plantear 100% de generación limpia es un objetivo a alcanzar en el largo plazo y de muy difícil concreción, porque un remanente de fósil siempre va a ir quedando».

Aporte nuclear…

Al no emitir CO2 cuando genera electricidad, la energía nuclear suele ser incorporada en las estrategias para descarbonizar el sector eléctrico. Sin embargo, esta industria tiene características que afectan negativamente su compatibilidad con las renovables.

La primera es que no es posible, desde el punto de vista técnico ni económico, prender o apagar una central nuclear dependiendo de las necesidades de la red. Es decir, no es despachable, siendo incapaz de proveer la flexibilidad necesaria para balancear una red dominada por una fuente variable como las renovables. «El desafío llega en un día en que las renovables están produciendo al máximo y, sumado a la nuclear, la electricidad generada supera a la demanda. En ese caso, vas a tener que desconectar algunas fuentes renovables, lo que claramente no es ideal», aporta Huges.

Por otro lado, Dorfman sostiene que la seguridad de la energía nuclear se ve amenazada por acción del cambio climático: como necesita refrigeración constante, las centrales siempre están ubicadas junto a una fuente de agua, ya sea un mar o un río. Si el nivel del mar sube y algunos ríos se secan -algo que inevitablemente sucederá-, ¿qué pasará con la seguridad de las centrales nucleares? El experto no es optimista.

Otra contra de la nuclear es su costo. Explica el fundador del Nuclear Consulting Group: «En una economía de mercado, la principal razón para no invertir en nuclear no es su inflexibilidad, sino sus altos costos. Si un Estado invierte en nuclear, entonces no va a tener fondos para invertir en renovables. Por lo tanto, la cuestión no es nuclear y renovables, sino nuclear o renovables».

Por último, Dorfman aclara que, si bien la energía nuclear no emite CO2 al generar electricidad, la minería de uranio tiene una importante huella de carbono, lo que pone en duda la «limpieza» de esta fuente.

Debido a estas complicaciones de la energía nuclear, el gas natural -el más limpio entre los combustibles fósiles- es aparentemente la fuente más adecuada para brindar la flexibilidad y seguridad que una matriz dominada por las renovables necesita.

La rapidez con la que las nuevas centrales a gas natural pueden prenderse y apagarse las convierten en ideales para mantener la red balanceada. Además, estas pueden estar ubicadas cerca de los centros de consumo, reduciendo las necesidades de grandes redes de transmisión. De todos modos, el problema de la emisión de CO2 sigue estando presente, por lo que se considera al gas natural como una solución temporal hasta resolver de forma definitiva las dificultades que presentan las energías renovables.

La electricidad no es todo

La agricultura, la ganadería, la industria y el transporte también son grandes emisores de GEI. Para reducir su impacto, hay bastante consenso en que la vía es electrificarlas lo máximo posible, a la vez que se eliminan las emisiones del sector eléctrico.

Esto tendría un fuerte impacto en la industria eléctrica. Diversos modelos calculan que electrificar el transporte, la industria y la calefacción incrementaría la demanda de electricidad en un 150% hacia 2050. Y estos modelos no incluyen a la agricultura, la ganadería y la industria forestal, que, combinadas, son las segundas responsables de emisiones de GEI a nivel global.

por NICOLÁS DAHER

Fuente: El Cronista/Argentina