Hacerse ecológico: la nueva combinación de energía

La innovación en torno a fuentes de energía alternativas beneficiará al medio ambiente, a la economía y a la sociedad, pero los países aún deben enfrentarse a desafíos que garanticen un suministro fiable.

La mayoría de la energía empleada para calentar casas, como combustible de automóviles y arrancar centrales eléctricas aún proviene de combustibles fósiles agotables. La combustión de petróleo, gas y carbón supone un 87 % de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero, más que cualquier otra actividad.

Se estima que cada año 7 millones de personas mueren a causa de gases nocivos emitidos por automóviles, fábricas y lámparas antiguas. Sin embargo, conforme los dirigentes políticos intentan frenar el carbono, la combinación de energía global está cambiando: en torno a una quinta parte del suministro procede ahora de fuentes limpias como la eólica, la solar, la hidráulica y los biocombustibles. Las energías renovables están creciendo más rápidamente que cualquier otra fuente de energía.

Los propios combustibles fósiles pueden hacerse más limpios capturando carbono antes de que entre en la atmósfera y secuestrándolo bajo tierra donde no puede contribuir al cambio climático. Sin embargo, por sí solo no es suficiente. Para cumplir con los objetivos de calentamiento global fijados en el marco del Acuerdo de París de 2016, deben invertirse billones de dólares en energía limpia. «La escala de descarbonización es enorme», asegura Christoph Frei, CEO del Consejo Mundial de Energía acreditado por las Naciones Unidas. «En los últimos 45 años, el índice medio de descarbonización ha sido de aproximadamente un 1 % anual. Para mantener los aumentos de temperatura por debajo de 2°C [como indica el Acuerdo de París], este índice debe aumentar hasta un 6 % anual. No se trata de evolución sino de revolución».

Sin embargo, tras años de políticas de apoyo, las fuerzas del mercado han empezado a respaldar la transición hacia energías limpias. Los paneles solares, que son con diferencia la tecnología renovable que más rápidamente crece, se han hecho más baratos y eficientes. La calefacción y los vehículos funcionan cada vez más con electricidad que con combustibles contaminantes. Y la digitalización de redes eléctricas y productos de consumo devoradores de combustible como frigoríficos promete optimizar los suministros de energías renovables intermitentes.

Hace diez años, energías como la eólica y la solar eran verdaderamente caras y se veían aplastadas por impuestos y otras políticas. Hoy en día suelen ser las más baratas, y si no lo son, se consideran como las de menor riesgo. Por lo que prevemos una mayor adopción no motivada por razones políticas», explica Francis O’Sullivan, director de investigación de la Iniciativa Energética del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).

En ningún otro lugar se ha hecho tan evidente un cambio en la combinación de energía como en China. Continúa produciendo más dióxido de carbono que cualquier otro país, pero ha avanzado a una velocidad vertiginosa para frenar la demanda de petróleo y gas, y ahora está a la cabeza mundial en energía limpia. En los últimos años, ha gastado más en reformar su sistema energético, mediante una combinación de subvenciones, objetivos e incentivos a la fabricación, que EE. UU. y la UE juntos. Representa una tercera parte de la energía eólica mundial y una cuarta de su capacidad solar. Sus empresas producen alrededor del 60 % de las células solares de todo el mundo. Y vende más vehículos eléctricos que el resto del mundo en conjunto.

Presiones del mercado

La transición hacia fuentes de energía más limpias abre oportunidades para negocios creados sobre la base de la digitalización y la electrificación, a la vez que beneficia al medio ambiente. Las células solares de bajo coste ya han permitido a millones de personas en los países en vías de desarrollo sustituir las lámparas de queroseno de fuerte olor por una fuente de energía más limpia y barata. Sin embargo, el cambio en la combinación de energía también plantea desafíos.

El más serio es mantener la integridad de los sistemas energéticos existentes. Porque la energía eólica y solar dependen del clima y ofrecen una fuente de energía inconstante. Las baterías actuales no pueden almacenar la energía que producen durante largos periodos, así que para evitar que las luces se apaguen, los países deben garantizar un suministro de reserva. «Las energías renovables traen consigo mucha más intermitencia al mercado», comenta Frei. «La cuestión que se plantea es: ¿qué hacemos para garantizar la seguridad del suministro?»

Algunos países emplean electricidad extra para bombear agua hacia presas hidroeléctricas, donde se almacena como energía potencial y se libera cuando se necesita. Otra respuesta reside en enormes redes eléctricas interconectadas que podrían transferir energía entre puntos ricos en energía solar o eólica. Una tercera es la digitalización. En lugar de almacenar energía para momentos de máxima demanda, los electrodomésticos inteligentes podrían reducir su consumo cuando el uso de energía a nivel nacional sea alto.

«Si esto se hace de forma sistemática con frigoríficos, sistemas de refrigeración, calefacción y transporte, entre otros, se obtienen enormes recursos de almacenamiento que pueden ser aprovechados», opina Frei.

Por ahora, la necesidad de un suministro de reserva se come los beneficios de los propietarios de activos existentes. En California, por ejemplo, las centrales eléctricas de gas pagan por mantener sus turbinas en funcionamiento cuando la generación solar está en su nivel máximo y su electricidad no es necesaria porque sus unidades solo se requieren cuando el sol se pone. «La naturaleza intermitente de estos recursos implica que debe tenerse en cuenta la reserva», explica O’Sullivan. «Pero los mercados actuales tienden a no estar bien diseñados para compensar a los propietarios de los activos por ofrecer una reserva en sistemas con una fuerte penetración de energías renovables».

Si existe una fórmula milagrosa, podría tratarse de la fusión nuclear: el proceso que alimenta el sol y las estrellas. Es diferente al concepto más familiar de fisión nuclear del que muchos países han dependido hasta ahora para satisfacer grandes proporciones de sus necesidades energéticas. En lugar de dividir en dos un núcleo pesado e inestable, la fusión funciona uniendo elementos ligeros para formar otros más pesados, liberando grandes cantidades de energía en el proceso. Si funcionara a escala, esta tecnología podría ofrecer una fuente de energía libre de carbono, limpia y potencialmente inagotable, en una fracción del espacio requerido por campos solares y parques eólicos. No obstante, los investigadores nunca han sido capaces de llevar el proceso de fusión desde los laboratorios hasta las redes eléctricas.

Sus experimentos se han enfrentado durante mucho tiempo a desafíos técnicos tales como cómo proteger un reactor de una poción ardiente de partículas subatómicas conocidas como plasma. «Los recursos de capital no han sido proporcionales a la escala del problema social planteado por el calentamiento global y del potencial de la fusión para abordar este problema», añade Martin Greenwald, director adjunto del Plasma Science and Fusion Center del MIT.

Recientes avances ofrecen una nueva promesa a esta idea. Empleando materiales superconductores de última generación, los científicos han sido capaces recientemente de producir imanes más pequeños pero más potentes, uno de los componentes fundamentales de los reactores de fusión. Una colaboración entre el MIT y una empresa emergente llamada Commonwealth Fusion Systems está intentando utilizar esos imanes para hacer arrancar el proceso de fusión empleando menos energía. «Los nuevos imanes nos permiten crear centrales eléctricas de fusión con un tamaño diez veces inferior al anteriormente previsto», explica Greenwald. «Esto no solo disminuye el coste de la energía de fusión, sino que también permite una vía de desarrollo que resulta más rápida y más económica».

Los consumidores podrían acoger más positivamente este proceso que el de la energía nuclear convencional ya que una central de fusión no puede fundirse. Ni produce el mismo residuo radioactivo, ni tampoco necesita el plutonio o el uranio enriquecido empleado para fabricar armas nucleares. «Estos puntos son particularmente importantes porque cualquier solución para el calentamiento global debe tener una implementación sencilla en el mundo en desarrollo en el que aumentará la mayoría de las nuevas demandas energéticas mundiales», apunta Greenwald. «La energía de fusión puede satisfacer tales demandas».