Subscribe Us

SOCIEDAD. Nuclear y gas o la reinvención de la red eléctrica del siglo XXI para resolver la crisis del cambio climático

 


En el verano de 1988, el científico James Hansen testificó  ante el Congreso de EE.UU. que el dióxido de carbono procedente de la quema de combustibles fósiles estaba calentando peligrosamente el planeta. Se llevaron a cabo reuniones científicas, se escribieron voluminosos informes y se hicieron compromisos nacionales, pero debido a que los combustibles fósiles eran relativamente baratos, se tomaron pocas medidas concretas para reducir las emisiones de carbono.

Luego, a partir de 2009, primero las turbinas eólicas y luego los paneles solares fotovoltaicos redujeron su costo lo suficiente como para volverse competitivos en los mercados de electricidad. Más instalaciones dieron como resultado más reducciones de costos de la " curva de aprendizaje ": la disminución del coste con cada duplicación de la implementación. Desde 2009, los precios de la energía eólica y solar han disminuido en un asombroso 72 % y 90 %, respectivamente, y ahora son las fuentes de electricidad más baratas , aunque aún existen algunos desafíos.


Evolución de los costes de las energías renovables

Con el planeta enfrentando olas de calor, sequías, incendios forestales y tormentas cada vez más intensas, quedó claro un camino para enfrentar la crisis climática: hacer la transición de la red eléctrica a energía eólica y solar libre de carbono y convertir a la mayoría de los demás usuarios de combustibles fósiles en el transporte, los edificios y la industria a electricidad. La base de esta transición es un cambio dramático en la red eléctrica misma.

Cómo llevar la energía eólica y solar a la red

Aclamado como el mayor invento del siglo XX, nuestra red eléctrica, ahora envejecida, se basó en conceptos fundamentales que tenían sentido en el momento en que se desarrolló. La base original era una combinación de plantas de carbón de “carga base” que operaban las 24 horas del día y energía hidroeléctrica a gran escala.

A partir de 1958, se ampliaron con plantas de energía nuclear, que han operado casi continuamente para pagar sus grandes inversiones de capital. A diferencia del carbón y la energía nuclear, la solar y la eólica son variables; proporcionan energía solo cuando el sol y el viento están disponibles.

La conversión a una red del siglo XXI que se basa cada vez más en recursos variables requiere una forma de pensar completamente nueva. Las nuevas fuentes de flexibilidad, la capacidad de mantener la oferta y la demanda en equilibrio en todas las escalas de tiempo, son esenciales para permitir esta transición.


Básicamente, existen tres formas de adaptarse a la variabilidad de la energía eólica y solar: usar el almacenamiento, implementar la generación de manera coordinada en una amplia área del país junto con más transmisión y administrar la demanda de electricidad para que coincida mejor con el suministro. Todas estas son fuentes de flexibilidad.

El almacenamiento ahora lo proporcionan en gran medida las baterías de iones de litio. Sus costes se han desplomado y se están desarrollando nuevas tecnologías de almacenamiento.

La transmisión ampliada es especialmente valiosa. Cuando el noreste está experimentando una demanda eléctrica máxima en la tarde, todavía hay sol en el oeste. Y, con más transmisión, los recursos eólicos del centro del país pueden enviar electricidad hacia las costasLos estudios de transmisión han demostrado que las interconexiones más sólidas entre las tres redes eléctricas del país son altamente beneficiosas.

Hacer que los edificios sean más eficientes y controlar su demanda también puede desempeñar un papel importante en la limpieza de la red. Los edificios consumen más del 70% de la electricidad. Los dispositivos y equipos interconectados con medidores inteligentes pueden reducir y remodelar el uso de energía de un edificio.

Innovaciones que hacen posible una energía 100 % limpia

Muchos analistas creen que se puede operar de manera rentable y confiable una red eléctrica con entre un 80 % y un 90 % de electricidad limpia , pero descarbonizar el último 10 % o 20 % será notablemente más desafiante. Si bien el almacenamiento de corta duración, que dura cuatro horas o menos, se está volviendo omnipresente, es probable que necesitemos proporcionar energía durante algunos períodos en los que los recursos eólicos y solares están en niveles bajos (lo que los alemanes llaman dunkelflaute, o "doldrums oscuros"). Una red de transmisión nacional ampliada ayudará, pero es probable que se necesite cierta cantidad de almacenamiento de larga duración.

Se están explorando numerosas opciones, incluidas tecnologías alternativas de baterías e hidrógeno verde.

Las baterías de flujo se encuentran entre los enfoques prometedores en los que está trabajando el Instituto de Energía Renovable y Sostenible de la Universidad de Colorado. En un diseño típico, el electrolito líquido fluye entre dos tanques de almacenamiento separados por una membrana. Los tanques se pueden escalar en tamaño correspondiente a la duración de almacenamiento deseada.

El hidrógeno verde es una opción de almacenamiento potencial para duraciones muy largas. Se produce mediante la división de moléculas de agua con un electrolizador alimentado por electricidad renovable. El hidrógeno puede almacenarse bajo tierra (o en tanques sobre el suelo) y quemarse en turbinas de combustión o volver a convertirse en electricidad en celdas de combustible. El hidrógeno verde es actualmente muy costoso, pero se espera que sea más asequible a medida que disminuya el coste de los electrolizadores .

Además, están surgiendo nuevos modelos de negocio, diseño de mercado y operador de red. Los jardines solares comunitarios , por ejemplo, permiten a los propietarios comprar electricidad solar producida localmente incluso si sus propios techos no son aptos para paneles solares. Las microrredes son otro modelo comercial que se está volviendo común en los campus y complejos que producen electricidad localmente y pueden continuar operando si la red falla. Las microrredes limpias funcionan con energía renovable y baterías.

Los diseños de mercado innovadores incluyen tarifas de tiempo de uso que fomentan el uso de electricidad, como para cargar vehículos eléctricos, cuando la electricidad renovable es abundante. La coordinación ampliada del área de equilibrio se basa en recursos solares y eólicos variables de una amplia región para proporcionar un suministro general más fluido. Las operaciones mejoradas de la red incluyen pronósticos avanzados de energía eólica y solar para minimizar el desperdicio de energía y reducir la necesidad de costosas reservas de reserva. La calificación de línea dinámica permite a los operadores de la red transmitir más electricidad a través de las líneas existentes cuando lo permiten las condiciones climáticas favorables.

En toda la economía, una mayor atención a la eficiencia energética puede permitir la transformación del sector eléctrico, minimizando los costos y mejorando la confiabilidad.

La energía nuclear también es esencialmente libre de carbono, y mantener las plantas nucleares existentes en funcionamiento puede facilitar la transición a las energías renovables. Sin embargo, las nuevas plantas nucleares son costosas de construir, tienen largos tiempos de construcción y pueden resultar demasiado costosas para operar de una manera que ayudaría a consolidar la energía solar y eólica variable.

La urgencia del cambio climático exige un esfuerzo total para abordarlo. Tener un objetivo de emisiones para 2035 es importante, pero el camino de reducción de emisiones que se tome para alcanzar ese objetivo es fundamental. 

La necesidad número 1 es minimizar la adición de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero a la atmósfera. El mundo ya cuenta con las herramientas para lograr que la red esté entre un 80 % y un 90 % libre de carbono, y los expertos técnicos están explorando una amplia gama de opciones prometedoras para lograr ese último 10 % a 20 %.

NOTA DEL EDITOR: Claro está, que una gestión dinámica y sostenible en base a las energías eólicas y solar, como la descrita en este artículo, implica una cambio trascendental tanto en la forma de producir y distribuir la electricidad como en el consumo por parte de los hogares. Es esto, o la transición se articulará en torno a la energía nuclear y el gas, que pueden crear dependencias y desequilibrios sociales entre países, así como añadir más CO2 a la atmósfera.

Fuente: The Conversation.

Publicar un comentario

0 Comentarios