Los combustibles fósiles han generado aproximadamente dos tercios de la electricidad mundial durante los últimos tres decenios y medio.
Pese a la expansión de la energía nuclear en la década de 1980 y al crecimiento «histórico» año tras año de la energía renovable en tiempos recientes, el aumento del suministro de electricidad con bajas emisiones de carbono apenas ha seguido el ritmo del crecimiento de la demanda mundial de electricidad. Como resultado, la proporción de la electricidad mundial suministrada por carbón, gas y petróleo se ha mantenido notablemente constante durante ese período.
Los combustibles fósiles proporcionaron alrededor del 70 por ciento de la electricidad mundial en 1980, el 62 por ciento en 1990, el 64 por ciento en 2000 y el 65 por ciento en 2010.
En 2013, Roger Pielke Jr., profesor de ciencias políticas en la Universidad de Colorado y autor deThe Climate Fix, denominó esta falta de avances hacia una matriz eléctrica con menos emisiones de carbono «el estancamiento de la energía limpia».
Pero ¿ha llegado por fin a su fin el gran estancamiento de la energía limpia?
La energía renovable crece ahora a un ritmo de 100 gigavatios al año
El mundo añadió 103 gigavatios (GW) de capacidad de energía renovable en 2014, según un nuevo informe del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) y Bloomberg New Energy Finance (BNEF). La cifra excluye los grandes proyectos hidroeléctricos (pero incluye las pequeñas centrales hidroeléctricas de menos de 50 megavatios de capacidad) y está dominada por la energía eólica y solar, que registraron aumentos de 49 GW y 46 GW, respectivamente, ambas cifras récord.
Y, lo que es más importante, la proporción de electricidad renovable (excluida la gran energía hidroeléctrica) en la matriz eléctrica mundial subió del 8,5 por ciento en 2013 al 9,1 por ciento en 2014.
La proporción conjunta de la energía eólica, solar, de biomasa y de residuos para producir electricidad, geotérmica, hidroeléctrica a pequeña escala y marina está ahora casi a la par del 10,5 por ciento de la electricidad mundial suministrada por la energía nuclear.
El crecimiento de las energías renovables bastó para reducir en 1,2 puntos porcentuales la proporción de la energía fósil en la matriz, según los datos recopilados por Jessica Lovering, analista sénior de energía del Breakthrough Institute, a partir de informes de la Agencia Internacional de la Energía (AIE) y del PNUMA/BNEF. Esto sucede después de una disminución del 2 por ciento en la proporción de la energía fósil entre 2012 y 2013.
¿Es esto una señal de que la energía renovable por fin crece lo bastante rápido no solo para contribuir a satisfacer la creciente demanda mundial, sino también para reducir la cuota de mercado de los combustibles fósiles?
Quizá.
Dos años constituyen una tendencia breve. Para que las renovables compitan de verdad con los combustibles fósiles por la cuota de mercado mundial, la energía eólica, solar, de biomasa y otras fuentes renovables tendrán que seguir expandiéndose al menos un 2,3 por ciento al año. Esa es la tasa de crecimiento anual compuesto de la demanda mundial de electricidad prevista en el escenario central más reciente de la AIE (que, debo añadir, ya incorpora unos objetivos de eficiencia energética bastante ambiciosos).
Para reducir el consumo real de combustibles fósiles (y no solo la proporción de la electricidad fósil en un mercado mundial en expansión), las renovables tendrían que aumentar su producción anual (en teravatios-hora) más rápido de lo que crece la demanda de electricidad.
¿A qué ritmo crecerá la energía renovable?
Desde luego, entrar en el terreno de las predicciones es peligroso. En vez de ofrecer mi mejor pronóstico del crecimiento de la energía renovable, les presentaré dos pronósticos que casi con certeza serán erróneos, pero que sirven para delimitar el abanico de resultados más probables.
Consideremos dos escenarios futuros para el suministro mundial de electricidad hasta el año 2040.
En un futuro, las fuentes de energía renovable, excluida la gran energía hidroeléctrica, siguen creciendo en términos absolutos al ritmo de aproximadamente 100 GW (o 183 teravatios-hora) al año alcanzado en 2014. Esto implicaría un crecimiento lineal de la capacidad de energía renovable y significaría que las renovables continuarían registrando un sólido crecimiento porcentual anual durante los próximos años, pero que la tasa de crecimiento disminuiría con el tiempo.
En otro futuro, la generación mundial de electricidad renovable no hidroeléctrica sigue expandiéndose a una tasa de crecimiento anual compuesto de casi el 10 por ciento. Esto implicaría duplicar la generación aproximadamente cada 7 años.
En ambos escenarios, supondré que la demanda mundial de electricidad crece un 80 por ciento para 2040, según el escenario central más reciente de la AIE. También utilizo los pronósticos de la AIE para la expansión de la energía hidroeléctrica y nuclear (la energía hidroeléctrica se expandirá un 35 por ciento y la capacidad nuclear crecerá un 60 por ciento a nivel mundial hasta 2040, tras reemplazar las centrales existentes que se retiren).
Como dije, es probable que ambos escenarios sean pronósticos completamente inexactos. En realidad, las tecnologías emergentes tienden a seguir una curva S de adopción, con tasas de crecimiento anual compuesto rápidas al principio, lo que da lugar a descripciones del ascenso «meteórico» o «exponencial» de una tecnología u otra. Pero estas tasas acaban ralentizándose cuando la industria alcanza la madurez, y entonces empiezan a parecerse más a un crecimiento lineal con tasas de crecimiento relativo que disminuyen de manera constante. (De hecho, la AIE supone un crecimiento bastante lineal para la energía hidroeléctrica y nuclear, supuesto que adopto aquí para estos escenarios).
Tasas de adopción en curva S de productos de consumo en Estados Unidos, 1900-2005
Fuente de la imagen: New York Times.
Es poco probable que la industria mundial de energía renovable deje de crecer en escala y se quede estancada en el nivel de 100 GW al año en el futuro previsible.
Por otra parte, simplemente no se puede mantener el crecimiento exponencial para siempre.
Los 100 GW de nuevas renovables no hidroeléctricas bastaron para aumentar casi un 10 por ciento la generación anual de estas fuentes en 2014, pero se necesitarían 286 GW —o casi 3 veces más capacidad instalada anual— para mantener una tasa de crecimiento del 10 por ciento si la industria sigue expandiéndose a ese ritmo hasta 2025.
De hecho, la tasa de crecimiento porcentual anual de las renovables no hidroeléctricas ya ha disminuido desde un máximo del 19 por ciento en 2011 hasta el 10 por ciento en 2014.
Así pues, ambos escenarios son erróneos,pero aun así resultan útiles. Es probable que la realidad se sitúe en algún punto intermedio entre estos dos casos, con tasas de crecimiento porcentual anual que disminuyan poco a poco cada año, pero con un crecimiento en términos absolutos que se prolongue durante bastante más tiempo, al menos.
¿Ha llegado a su fin el gran estancamiento de la energía limpia?
Entonces, ¿dónde nos deja esto? ¿Ha terminado el gran estancamiento de la energía limpia? ¿Y pueden las renovables crecer lo bastante rápido como para reducir la generación de energía fósil en términos absolutos (es decir, en teravatios-hora), y no solo en términos porcentuales?
Como ilustran estos dos escenarios, todo depende de cuánto tiempo más pueda la industria de la energía renovable seguir expandiéndose a tasas rápidas de crecimiento anual compuesto.
Si la capacidad renovable crece linealmente, no será suficiente para desplazar la energía fósil de la matriz energética mundial, como ilustra el escenario 1 anterior. En este escenario, las renovables impedirán que la proporción de la energía fósil en el mercado mundial de electricidad aumente mucho, pero, como la demanda mundial también crece, la generación de electricidad a partir de combustibles fósiles seguirá aumentando en términos absolutos.
Solo si las renovables pueden seguir creciendo mucho más rápido que la demanda de energía durante las próximas dos décadas y más allá, como en el escenario 2, desplazarán realmente a los combustibles fósiles del suministro eléctrico mundial, tanto en cuota de mercado como en términos absolutos.
Ahora me aventuraré a presentar mi mejor conjetura: las renovables seguirán una curva S de adopción típica, con un sólido crecimiento anual compuesto durante la próxima década, pero a una tasa que disminuirá de manera constante. Así como hemos visto caer la tasa de crecimiento anual compuesto del 19 por ciento al 10 por ciento entre 2011 y 2014, seguirá disminuyendo durante aproximadamente la próxima década.
La mala noticia es que, en cuanto la tasa de crecimiento de las renovables caiga por debajo de la tasa de crecimiento de la demanda de electricidad, la cuota de mercado de la energía eólica, solar y otras fuentes renovables en el suministro eléctrico mundial empezará a estancarse y a disminuir. Y mucho antes de llegar a ese punto, el consumo total de combustibles fósiles para generar electricidad volverá a aumentar.
Esto es exactamente lo que ocurrió después de que empezara a ralentizarse la expansión inicial de la energía nuclear. La cuota de la energía nuclear aumentó del 8,5 por ciento en 1980 a un máximo del 17,5 por ciento de la electricidad mundial en 1995, lo que contribuyó a reducir la cuota de la energía fósil del 69,4 por ciento al 60,5 por ciento durante ese período. Después, al detenerse la construcción de centrales nucleares y, más recientemente, al quedar fuera de servicio centrales en Alemania, Japón y otros lugares, la cuota nuclear cayó al 12 por ciento en 2011 y al 10,5 por ciento en 2014.
Mientras tanto, la generación de electricidad a partir de combustibles fósiles creció más del 150 por ciento entre 1980 y 2014.
De hecho, el estancamiento del crecimiento de la energía nuclear fue una de las principales causas del «estancamiento de la energía limpia» de las últimas tres décadas.
¿Puede la energía renovable seguir creciendo exponencialmente?
Es evidente que las razones de la ralentización de la construcción nuclear son distintas de los posibles desafíos a los que se enfrenta la industria de la energía renovable. Pero la energía renovable también afronta sus propios desafíos para mantener un crecimiento exponencial.
Uno es la simple matemática del crecimiento compuesto: como se ha explicado, dentro de una década hará falta mucho más esfuerzo para mantener un crecimiento del 10 por ciento que el que hace falta hoy.
Sin embargo, hay varios otros desafíos por delante para el rápido crecimiento de la energía renovable:
El impacto de las fuentes renovables en el uso del suelo y el consiguiente rechazo local (NIMBY);
La necesidad de reemplazar continuamente la capacidad obsoleta;
La necesidad de ampliar la red de transmisión para acceder a las fuentes renovables dispersas geográficamente y agregarlas; y
Los crecientes desafíos de integrar fuentes renovables variables a medida que aumenta su cuota de mercado.
Las innovaciones técnicas y las medidas de política pública pueden ayudar a contrarrestar o atenuar el impacto de estos desafíos, pero no sin costos y solo si existe suficiente voluntad política.
Cómo poner fin de forma permanente al gran estancamiento de la energía limpia
El crecimiento mundial de la energía renovable es un éxito extraordinario. Hemos entrado en una era en la que las fuentes de energía renovable se expanden lo bastante rápido como para hacerse notar a escala mundial y reducir la cuota de mercado de la energía fósil. Eso es muy importante.
Sin embargo, apostar a que el sector de las energías renovables mantenga un crecimiento exponencial durante varias décadas probablemente sea una apuesta temeraria. Contradiría todo lo que sabemos sobre la difusión tecnológica, en el sector energético y en otros ámbitos.
Si el crecimiento compuesto de las renovables se ralentiza, como es muy probable, ¿qué cubrirá la diferencia?
La mejor manera de garantizar que siga aumentando la proporción mundial de electricidad procedente de fuentes con bajas emisiones de carbono —y, más importante aún, que la generación fósil disminuya en términos absolutos— es ampliar una cartera diversa de fuentes con bajas emisiones de carbono, cada una de ellas tan rápido como sea posible.
Eso significa no poner todos los huevos en la cesta de las renovables.
Significa lograr que la energía nuclear vuelva a crecer a nivel mundial:un desafío difícil cuando prácticamente todo el parque actual de reactores también se retirará entre ahora y 2040.
Por último, significa desarrollar opciones de captura y secuestro de carbono (CCS) escalables y de menor costo, especialmente sistemas que puedan adaptarse a las centrales de carbón existentes, que se están construyendo a gran escala en las economías emergentes. Es un desafío técnico serio, que requiere un esfuerzo igualmente serio. Aunque las renovables (y la energía nuclear) se expandan rápidamente, el mundo tendrá que gestionar una amplia base instalada de centrales de carbón relativamente jóvenes en China, India y otros lugares.
En resumen, poner fin de forma permanente al estancamiento de la energía limpia y desplazar los combustibles fósiles de la matriz eléctrica mundial exigirá, en última instancia, todo lo que tenemos: renovables, energía nuclear e incluso CCS.
Este artículo se publica en colaboración con The Energy Collective. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde estas opiniones.
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Autor: Jesse Jenkins es investigador, analista y escritor especializado en energía y cambio climático, sistemas eléctricos, política energética y política de innovación. Actualmente es consultor de estrategia digital y columnista destacado en TheEnergyCollective.com.
Imagen: Un arcoíris se cierne sobre turbinas eólicas generadoras de electricidad cerca de la localidad vasca española de Durango. REUTERS/Vincent West.