Por World energy trade – 11 de noviembre de 2024
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Las energías solar y eólica, aunque crecen rápidamente, son intermitentes y requieren fuentes de energía de reserva para mantener la fiabilidad de la red. El gas natural es actualmente la opción más viable para proporcionar este respaldo.
La energía solar y la eólica se están implantando rápidamente en EE.UU. En la actualidad representan alrededor del 19% de la generación de energía, y podrían alcanzar más del 40% en 2030.
Esta energía limpia sustituirá rápidamente al carbón, y muchos esperan que simplemente sustituya también al gas natural. Pero eso es un error: de hecho, la solar y la eólica dependerán del gas durante las próximas décadas.
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En la actualidad, la energía solar y la eólica tienen un costo relativamente bajo, y es probable que los precios sigan bajando. Pero a diferencia de los combustibles fósiles, se conocen como energía renovable variable (ERV), es decir, que sólo producen electricidad cuando brilla el sol o sopla el viento.
A veces esta variación es predecible. Por ejemplo, la energía solar no genera electricidad por la noche y genera menos energía en invierno. Pero algunas variaciones son imprevisibles: la nubosidad o la sequía pueden durar semanas enteras.
Estos «déficits de ERV» no son un problema mientras la eólica y la solar representen un pequeño porcentaje de la generación eléctrica. Pero a medida que se convierten en dominantes, ¿cómo llenamos los vacíos cuando el suministro de ERV es bajo?
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Actualmente, las empresas eléctricas están añadiendo muchas baterías de iones de litio de corta duración (4 horas) para hacer frente a las variaciones diarias y horarias, proporcionando suficiente energía por la noche cuando la demanda es alta.
El DOE espera que esta tendencia se acelere, pero, aunque estas baterías son fiables y pueden encenderse con sólo pulsar un interruptor, sólo resuelven los déficits de ERV durante unas pocas horas cada vez.
Otra cosa son los déficits de ERV de larga duración. ¿Qué ocurre cuando los déficits duran semanas o meses? ¿Cómo mantener la luz encendida? Estudios detallados, por ejemplo, de la Royal Society del Reino Unido, muestran que puede haber periodos sostenidos de mal tiempo, que lleven a déficits anuales de hasta el 20% de la producción total de la red (en una red completamente descarbonizada).
En la actualidad, cuando la demanda se dispara o el suministro se interrumpe, recurrimos principalmente a las centrales de ciclo combinado, que son centrales de gas que funcionan con un solo ciclo para alimentar las turbinas de electricidad.
Estas centrales son menos eficientes que las centrales de turbina de gas de ciclo combinado (CCGT) y su energía es más cara, por lo que se mantienen en reserva y se les paga para que proporcionen capacidad de reserva, garantizando que siempre haya suficiente energía de emergencia.
Normalmente, los operadores de la red pagan alrededor del 15% de la demanda máxima de energía como capacidad de reserva. Si es menos, puede haber apagones. Si es más, se malgasta el dinero. Mientras el uso de la ERV es relativamente modesto, las centrales eléctricas pueden cubrir los déficits de ERV.
Existen alternativas a la energía de gas, tecnologías que pueden almacenar energía durante periodos muy largos y suministrarla bajo demanda a gran escala: hidrógeno, energía hidroeléctrica y aire comprimido.
La energía hidráulica es barata, una tecnología madura y bien establecida, y sus generadores duran décadas. Pero estamos eliminando más presas de las que construimos y Estados Unidos no está dispuesto a construir las docenas de nuevas presas que harían falta.
A la inversa, el hidrógeno verde tiene una eficiencia muy baja -se necesitan 100 kWh de electricidad verde para producir 40 kWh de electricidad almacenada- y es muy caro de fabricar y almacenar, mientras que el transporte también es caro y puede causar graves emisiones.
Además, el hidrógeno no se abaratará rápidamente, como la energía eólica y la solar. El aire comprimido funciona actualmente con una eficiencia del 50%. Una mejora sustancial requerirá enfriar y luego recalentar el aire, lo que resulta costoso cuando el aire se almacena durante largos periodos. Y las baterías electroquímicas que se están incorporando ahora a la red no ofrecerán la combinación de larga duración, enorme escalabilidad y bajos costos que se necesita.
Solo queda el gas
Para hacer posible una red dominada por la ERV, el gas natural debe utilizarse como seguro contra los déficits de ERV. Por este motivo, el Departamento de Energía de EE.UU. (DOE), prevé que la capacidad de las centrales eléctricas crecerá durante la transición hacia las energías limpias y que no se producirá un descenso significativo de la capacidad de las CCGT.
Sin embargo, la función de las centrales de gas cambiará. En la actualidad, las centrales CCGT se utilizan principalmente como energía de base firme, una fuente de energía que se utiliza el 100% del tiempo, con capacidad adicional disponible a través de centrales de pico.
Cuando la transición a la energía verde esté plenamente en marcha, las centrales CCGT pasarán de producir energía de carga base a proporcionar un seguro contra las interrupciones del suministro, al igual que hacen hoy en día las centrales de reserva.
Con el tiempo, podemos esperar construir una red verde sin emisiones. En ese mundo, las emisiones de gas se eliminarán por completo. El gas, quizás, será sustituido por nuevas fuentes de combustible como la geotermia o incluso la fusión, la captura de carbono podría eliminar las emisiones de las centrales eléctricas de gas, o las tecnologías de almacenamiento escalable podrían madurar finalmente para convertirse en el seguro energético del mañana.
En general, sin embargo, está claro que no tenemos toda la tecnología que necesitamos, y que tenemos que esforzarnos mucho más para mejorar esas tecnologías críticas, muchas de las cuales aún no están listas para su pleno despliegue comercial.
Mientras tanto, el gas será un facilitador fundamental de la energía eólica y solar, ya que aportará a la red la fiabilidad que la energía eólica y solar por sí solas no pueden ofrecer.
Si nos tomamos en serio la descarbonización, eso es lo que hace falta: una visión realista del corto y medio plazo, un compromiso financiero masivo para desarrollar las tecnologías críticas que proporcionarán energía barata y fiable, y una comprensión realista del papel cambiante pero aún crítico del gas en una red descarbonizada, donde seguirá siendo necesario durante décadas.
Foto tomada de pixabay.com
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