Por Matthew V. Veazey
Más de 170 ciudades en los Estados Unidos se han fijado metas para alimentar a sus comunidades con electricidad 100% renovable, según Sierra Club.
¿Qué tan realista sería generar electricidad para toda una ciudad únicamente con fuentes como la solar, eólica, geotérmica e hidroeléctrica? Según una muestra de respuestas de algunos observadores del mercado de energías renovables, quizás la respuesta más optimista es “depende”.
Para empezar, medir la demanda de electricidad de una ciudad depende de una variedad de factores. Paulina Jaramillo, profesora de ingeniería y políticas públicas, Scott Institute Energy Fellow y codirectora del Green Design Institute de la Carnegie Mellon University, le dijo a Rigzone que las necesidades de electricidad de las principales ciudades pueden variar mucho dentro de un solo país. Citó como ejemplos ciudades del norte y sur de los Estados Unidos.
Para ilustrar, Jaramillo señaló que el cliente de servicios públicos residencial promedio en Nueva Orleans, Luisiana, necesita significativamente más electricidad por año que un cliente similar en Pittsburgh, Pensilvania, en gran parte debido a las diferencias en la demanda de aire acondicionado. Según la Administración de Información de Energía de EE. UU. (EIA), el cliente residencial promedio de EE. UU. Necesitaba 10,649 kilovatios-hora (kWh) de electricidad en 2019. Louisiana ocupó el primer lugar entre los estados en términos de consumo residencial promedio anual (14,787 kWh) y Hawai ( 6.296 kWh) mostró el uso más bajo para el período, indicó la EIA.
Jaramillo también observó que es difícil aislar la demanda eléctrica de una sola ciudad.
“Eso es complicado porque tenemos una red interconectada que no solo alimenta una ciudad”, dijo, refiriéndose a la interconexión oriental, la interconexión occidental y las principales redes eléctricas de Texas. “Se puede construir suficiente energía renovable para una ciudad, pero no podemos simplemente decir que Pittsburgh está comprando 100% de energía renovable”.
Aunque una ciudad podría comprar toda su energía de parques eólicos, por ejemplo, esa energía todavía va a la red, continuó Jaramillo. Señaló que las redes podrían construirse 100% renovables, pero agregó que la viabilidad económica de hacerlo, a pesar de las continuas reducciones de costos, sigue siendo un desafío. En esa misma línea, dijo que los altos costos representan obstáculos para almacenar energía a través de baterías eléctricas o hidrógeno.
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Energía y almacenamiento
“Sería difícil para las energías renovables proporcionar el 100% de la electricidad”, comentó Mary Anne Sullivan, asesora principal de la oficina del bufete de abogados Hogan Lovells en Washington, DC y asesora general del Departamento de Energía de Estados Unidos durante la administración Clinton. “Debido a la naturaleza intermitente de la energía solar y eólica, para proporcionar energía confiable y constante, dependen del almacenamiento, ya sea de baterías u otras formas de almacenamiento de electricidad, como el almacenamiento por bombeo”.
Sullivan señaló que el almacenamiento por bombeo (asociado con la energía hidroeléctrica) no es una opción en muchos lugares, y agregó que mantener la intermitencia de la energía eólica y solar demanda una cantidad “enorme” de almacenamiento de batería. Por ejemplo, citó un plan de la empresa de servicios públicos Southern California Edison (NYSE: EIX) para contratar un gran proyecto de baterías capaz de almacenar 400 megavatios-hora (MWh) (400,000 kWh) de electricidad, pero insuficiente para cubrir toda una ciudad.
“La energía eólica y solar todavía producen de manera intermitente y no tenemos una solución de batería confiable y rentable”, dijo Fernando Valle, analista senior de petróleo y gas de Bloomberg Intelligence. “La energía eólica y solar pueden generar una parte significativa de la demanda de electricidad en las horas pico”.
¿Qué pasa con la energía nuclear?
“Muchas nuevas tecnologías nucleares son mucho más seguras pasivamente y menos intensivas en capital, y pueden ser parte de una solución de energía libre de carbono”, dijo Sullivan.
La referencia de Sullivan a la generación de energía nuclear brinda la oportunidad de comparar los factores de capacidad de varias fuentes de energía. El factor de capacidad de una planta de energía mide la frecuencia con la que la planta funciona a la máxima potencia, según la EIA. El brazo estadístico del Departamento de Energía de EE. UU. Explica en su sitio web que una instalación con un factor de capacidad del 100% genera energía constantemente.
En 2019, la energía nuclear contaba con un factor de capacidad del 93,5%, muy por encima de cualquier otra fuente de energía ese año, declaró la EIA. Los planes a gas natural, con un factor de capacidad de 56,8%, ocuparon el segundo lugar en la comparación de la EIA para el período. La EIA señaló que otros factores de capacidad por fuente para 2019 incluyen:
Carbón: 47,5%
Energía hidroeléctrica: 39,1%
Viento: 34,8%
Solar: 24,5%
“La energía eólica en los EE. UU. Generalmente tiene un factor de capacidad de menos del 50%, y la energía solar tiene un factor de capacidad generalmente por debajo del 30%”, dijo Tom McNulty, director principal y líder de prácticas de energía con sede en Houston de Valuescope, Inc. “No es consistente lo suficiente como para poder ser una fuente de energía de carga básica por ahora. Esto podría cambiar si hay avances significativos en la tecnología y la capacidad de almacenamiento, pero ahora mismo la respuesta (a si las energías renovables por sí solas pueden alimentar una ciudad) es no “.
Sin duda, McNulty reconoció que existen excepciones en lugares con importantes recursos hídricos, como Brasil, Nueva Zelanda y Noruega.
Vicki Knott, directora ejecutiva de la empresa de automatización de salas de control Crux OCM, dijo que la idoneidad de una ciudad para el potencial total de electricidad renovable depende en gran medida de su ubicación geográfica.
“Por ejemplo, si está ubicado en las montañas con abundancia de represas hidroeléctricas, entonces la respuesta probablemente sea sí”, explicó. “Este no es el caso de la mayoría de las ciudades del mundo, lo que introduce la necesidad de una red de energía diversificada para garantizar que se pueda satisfacer la demanda de electricidad base y pico”.
Reconociendo el objetivo del 100% de energías renovables, Knott expresó su opinión de que “ni siquiera estamos cerca” de alcanzar la infraestructura de generación global necesaria para cumplir con las cargas eléctricas base y pico.
“Combinando eso con la población mundial en constante aumento y la demanda de energía, estamos persiguiendo un listón que es cada vez más alto”, dijo Knott. “La única forma de construir la infraestructura renovable necesaria para la creciente demanda mundial es utilizar combustibles fósiles como fuente de energía para fabricar la infraestructura renovable, lo que impacta el impacto ambiental real de la cuna a la tumba de la infraestructura renovable”.
La alternativa al desafío de encontrar espacio suficiente para una planta solar a escala de servicios públicos o un parque eólico cerca de una ciudad es instalar nuevas líneas de transmisión de energía para largas distancias para suministrar electricidad a partir de fuentes renovables, señaló Sullivan. Sin embargo, observó que esos proyectos carecen de apoyo universal.
“Hay mucha historia reciente que muestra que es una venta muy difícil para aquellos que miran las líneas todos los días y no obtienen ningún beneficio de ellas”, dijo.
Más allá del nivel de la ciudad, algunos países europeos han logrado generar suficiente energía renovable en ciertos períodos de tiempo para permitir que los operadores de la red apaguen la generación no renovable, señaló Christopher Goncalves, presidente y director general de práctica de Energía y Clima de la consultora Berkeley. Research Group, LLC (BRG). Sin embargo, agregó que aún no conoce ningún caso en el que la energía renovable satisfaga el 100% de las necesidades de un país.
“Esta es una buena pregunta a largo plazo que aún puede parecer un poco académica dada la poca energía renovable que ha penetrado en las redes eléctricas de la mayoría de los países del mundo”, dijo Goncalves. “Estamos lejos del 100%”.
Goncalves agregó que no hay razón para avanzar en el objetivo del 100% de energías renovables cuando es posible lograr una generación de energía neta cero con un uso sustancial de energía renovable que varía, digamos, del 60% al 80%, en una o más de las siguientes condiciones:
un suministro de carga de base adecuado de generación nuclear, que existe
Amplio almacenamiento de batería de bajo costo para administrar la intermitencia y los cambios de carga, lo que, según él, es técnicamente posible, pero aún avanza a lo largo de la curva de reducción de costos de tecnología.
un suministro marginal material de electrólisis de hidrógeno verde para la generación de energía, que también dijo que es técnicamente posible pero que enfrenta un obstáculo similar en la curva de reducción de costos
Tecnología sofisticada de redes inteligentes y soluciones de inteligencia artificial para la gestión de carga instantánea, que, según dijo, están en desarrollo.
“En resumen, tenemos las tecnologías para lograr una generación de energía neta cero basada principalmente, no exclusivamente, en la generación de energía renovable, pero podríamos estar a 5-10 años de comenzar a implementar esas tecnologías a una escala masiva y con un costo económico competitivo, ”Concluyó Goncalves.
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