Las tecnologías de energía limpia, como la solar y la eólica, se benefician de dinámicas de autorrefuerzo como el aprendizaje por la práctica, las economías de escala y los efectos de red
A medida que aumenta la penetración de las energías renovables, puede socavar su propia viabilidad económica mediante la caída de los precios de mercado, la volatilidad de los ingresos y el recorte de la producción, lo que se conoce como "canibilización".
Este artículo se publicó originalmente en Carbon Brief, léalo aquí.
El cambio global hacia un sistema energético limpio es mucho más que un simple cambio tecnológico: es una profunda transformación de los mercados, las industrias y los comportamientos sociales.
Este complejo proceso se caracteriza a menudo por la “no linealidad” y los “bucles de retroalimentación”, donde pequeños cambios pueden tener repercusiones desproporcionadamente grandes y donde trayectorias aparentemente sencillas encuentran obstáculos inesperados.
Las intervenciones pueden ser autoamplificadoras, lo que provoca cambios incontrolables, o pueden ser autodestructivas, cuando el progreso parece imposible de alcanzar.
Nuestro nuevo documento de posicionamiento arroja luz sobre estas intrincadas dinámicas, que pueden pasarse por alto cuando los gobiernos utilizan marcos analíticos basados en el pensamiento económico convencional.
El documento expone los arquetipos más comunes de cambio y comportamiento de los sistemas, así como los bucles de retroalimentación subyacentes que los impulsan, con el objetivo de ayudar a los responsables políticos a comprender los patrones recurrentes que pueden acelerar u obstaculizar el progreso.
Los gobiernos capaces de reconocer estos patrones, así como las formas en que pueden aprovecharse o eludirse, probablemente estarán mejor preparados para gestionar el cambio estructural.
Este artículo analiza tres ejemplos clave del documento de posicionamiento, explorando cómo están influyendo en la transición energética y qué lecciones pueden extraerse para una elaboración de políticas eficaz.
El crecimiento de la energía solar ha superado con creces las proyecciones realizadas a principios de los años 2000.
Bucles de retroalimentación reforzadores
En el centro de la transición energética se encuentra un motor poderoso: los bucles de retroalimentación reforzadores inherentes al desarrollo y la difusión de muchas tecnologías de energía limpia.
Este círculo virtuoso funciona a través de varios mecanismos.
En primer lugar, “aprendizaje por la práctica,” lo que significa que, a medida que se producen y despliegan más unidades de una tecnología, como paneles solares o aerogeneradores, los fabricantes y promotores se vuelven más eficientes, los procesos se perfeccionan y los costes disminuyen.
En segundo lugar, las economías de escala entran en juego: a medida que aumentan los volúmenes de producción, los costes unitarios disminuyen gracias a las eficiencias en la fabricación y a cadenas de suministro más desarrolladas.
Por último, un despliegue más amplio puede desencadenar efectos de red y la aparición de innovaciones complementarias. Esto significa que, a medida que crece la adopción de una tecnología determinada, puede fomentar un ecosistema de infraestructuras de apoyo, mano de obra cualificada y tecnologías complementarias, lo que puede aumentar aún más su atractivo y viabilidad.
En conjunto, estos tres elementos crean un poderoso bucle reforzador: la inversión inicial impulsa la innovación y la reducción de costes, lo que estimula una mayor demanda y atrae más inversión.
La energía solar fotovoltaica (FV) y los aerogeneradores son ejemplos destacados de esta dinámica.
El asombroso crecimiento de la energía solar ofrece una ilustración especialmente elocuente de la forma en que los bucles de retroalimentación reforzadores pueden sorprender tanto a los expertos como a los responsables políticos.
El crecimiento de la energía solar ha superado con creces las proyecciones realizadas a principios de los años 2000. De hecho, la capacidad instalada real del mundo en 2020 superó los 700 gigavatios (GW), más de 10 veces el nivel previsto en las perspectivas publicadas en 2006, como se muestra en la siguiente figura.
El despliegue solar mundial ha superado las expectativas gracias a tendencias y factores dispares en los mercados individuales que, en conjunto, apuntan todos en la misma dirección. China, por ejemplo, cumplió su objetivo para 2030 de capacidad eólica y solar seis años antes de lo previsto, en 2024.
Las baterías también se benefician de esta ola, con un desplome de costes de alrededor del 85 % en la última década, a medida que el despliegue, en particular en el transporte por carretera, se amplía.
Sin embargo, no todas las tecnologías de energía limpia se benefician de este patrón autoamplificador.
La energía nuclear y la hidroeléctrica, por ejemplo, históricamente no han registrado las mismas caídas rápidas de costes, debido a su naturaleza grande, compleja y específica de cada emplazamiento. Esto contrasta con las características más pequeñas, modulares y replicables de tecnologías como la solar fotovoltaica.
Esto no niega el papel potencial de dichas tecnologías, pero sí significa que es menos probable que experimenten un crecimiento disruptivo, exponencial y autorreforzado.
Hay varias posibles conclusiones para los responsables políticos.
En las primeras fases de la transición, intervenciones como las tarifas de alimentación y la contratación pública fueron cruciales para impulsar estos bucles de retroalimentación reforzadores para la solar y la eólica.
A medida que estas tecnologías maduran y se vuelven competitivas en costes, el foco se desplaza hacia la eliminación de otras barreras, como agilizar los procesos de autorización, invertir en la ampliación de la red y reformar los mercados para que puedan integrar mejor la producción renovable variable.
Estos mismos principios podrían aplicarse ahora a las tecnologías de energía limpia de reciente aparición. Cabe esperar que las políticas que fomentan directamente estos bucles reforzadores, como las subvenciones al despliegue y los mandatos de tecnología limpia, sean más eficaces en las etapas iniciales.
Volviendo al ejemplo de la energía solar, mientras que estos primeros esfuerzos parecían costosos, con el tiempo dieron sus frutos al desbloquear futuras reducciones de costes y, así, impulsaron los bucles de retroalimentación autoamplificadores que hoy generan nuevos avances.
Esto contrasta con la idea de que la fijación del precio del carbono es necesariamente la política más eficiente para la descarbonización. Puede resultar útil, pero, como no impulsará una rápida adopción temprana de la tecnología, es menos probable que tenga un efecto autoamplificador en las etapas iniciales de la transición.
‘Canibalización’ renovable
Si bien el crecimiento de las energías renovables es la fuerza impulsora de la transición energética, otra dinámica del sistema, denominada “canibalización renovable”, puede actuar como un bucle de retroalimentación amortiguador. Esto puede potencialmente ralentizar el progreso mucho antes de alcanzar la descarbonización total
Este proceso de canibalización provoca que las fuentes de energía renovable variable (VRE), como la solar y la eólica, reciban precios decrecientes por la electricidad que generan.
En esencia, cuanta más capacidad solar y eólica se conecta a la red, más socavan sus propios ingresos. Esto ocurre a través de tres canales principales.
En primer lugar, el efecto de orden de mérito, por el cual la solar y la eólica, que tienen costes operativos muy bajos, desplazan del mercado a los generadores de combustibles fósiles, más caros, cuando la oferta es abundante.
En los mercados con precios marginales, esto da lugar a precios mayoristas de la electricidad más bajos durante los períodos de alta producción renovable. Si bien esto reduce los precios para los consumidores, al menos a corto plazo, estos precios más bajos también reducen los ingresos de los generadores renovables, lo que podría socavar la justificación económica de nuevas inversiones.
Por ejemplo, en California, los ingresos unitarios de la energía solar cayeron 1,30 dólares por megavatio hora (MWh) por cada punto porcentual de aumento de la penetración solar entre 2013 y 2017.
En segundo lugar, la volatilidad de los precios, donde la incertidumbre sobre las tendencias futuras de la combinación de generación y el equilibrio entre oferta y demanda puede dificultar la previsión de los ingresos a largo plazo.
Esta mayor incertidumbre puede elevar el coste del capital de los nuevos proyectos renovables, actuando de nuevo como freno a la inversión
El Reino Unido, por ejemplo, lo experimentó antes de la introducción de los “contratos por diferencias” (CfD), que ayudaron a estabilizar las expectativas de ingresos de los promotores renovables.
En tercer lugar, el riesgo de volumen, donde el aumento de la capacidad VRE incrementa la probabilidad de un recorte de producción más frecuente, es decir, de períodos en los que la generación renovable supera la demanda o la capacidad de la red, lo que obliga a los generadores a reducir su producción y perder ingresos potenciales.
El recorte de producción en sí no es nuevo, pero su escala y frecuencia están cambiando. Un análisis reciente de University College London sugiere que, sin una flexibilidad o un almacenamiento significativos, la generación renovable del Reino Unido podría superar la demanda más del 50 % del tiempo en 2030.
El análisis concluyó que la capacidad eólica y solar instalada está a punto de superar los niveles actuales de demanda eléctrica, como se ilustra en la siguiente figura, y que esto podría “disuadir la inversión” en nuevos proyectos si no se adoptan medidas para abordar el problema.
Estos bucles de retroalimentación amortiguadores ilustran un clásico escenario de “límites del éxito”. El propio éxito de las renovables, si no se gestiona, puede crear condiciones que dificulten su continua expansión.
Las implicaciones políticas son matizadas. Una solución son los CfD, que ofrecen a los generadores renovables un precio fijo y han resultado eficaces en muchos países para mitigar el efecto de orden de mérito y la volatilidad de los precios, manteniendo así la inversión.
No obstante, a medida que la penetración de la VRE se vuelve muy alta y la generación excedentaria se convierte en algo habitual, probablemente se necesiten otras soluciones. Esto se debe a que los diseños de CfD existentes a menudo incluyen cláusulas que detienen los pagos cuando los precios de mercado caen por debajo de cero.
Como resultado, podría considerarse, por ejemplo, el uso de otros diseños de CfD, que garantizan ingresos basados en la capacidad instalada o en el potencial, y no en la generación eléctrica real, aunque estos tienen otros inconvenientes.
De forma más fundamental, nuestra investigación sugiere que la solución a este desafío reside en fomentar la coevolución de las renovables con tecnologías como el almacenamiento de energía y la producción de hidrógeno verde. Estas pueden absorber la generación excedentaria y convertir un problema en una oportunidad.
Mientras que, tradicionalmente, podría suponerse que el mercado, por sí solo, puede asignar el riesgo de forma óptima, la investigación sugiere que podría ser necesario rediseñar las estructuras de mercado para permitir la inversión y aprovechar plenamente las oportunidades de ahorro de costes de las nuevas tecnologías.
Esta es una de las varias series de retroalimentaciones analizadas en un nuevo informe publicado hoy, que examina la transición del sector eléctrico en China.
Nuestra investigación sugiere que los responsables políticos estarán mucho mejor preparados para gestionar y dirigir la transición si adoptan un enfoque de pensamiento sistémico.
El poder de la conexión
La transición energética no es una serie de cambios aislados en distintos sectores. Por el contrario, es un sistema interconectado, en el que los avances en un ámbito pueden catalizar cambios en otros. Las tecnologías compartidas pueden crear retroalimentaciones reforzadoras que aceleran la descarbonización en múltiples frentes, generando sinergias intersectoriales.
La relación entre la energía limpia y la electrificación del transporte es un ejemplo contundente de ello. A medida que las baterías se despliegan a gran escala en los vehículos eléctricos (VE), sus costes disminuyen, lo que permite un despliegue cada vez más amplio y nuevas reducciones de costes, como se muestra en el gráfico siguiente.
Esto se debe a las retroalimentaciones de aprendizaje por la práctica y de economías de escala analizadas anteriormente.
Esta reducción de costes hace que las baterías sean más viables para el almacenamiento de energía a escala de red, lo que, a su vez, ayuda a integrar más energías renovables variables (VRE) de bajo coste en el sistema eléctrico.
La electricidad más barata y limpia incentiva aún más la electrificación del transporte, así como de la calefacción y de la industria ligera. Esta mayor electrificación impulsa la demanda de energía renovable, lo que favorece un mayor despliegue y nuevas reducciones de costes en la energía solar y eólica.
También amplía el potencial de la respuesta de la demanda, mediante la cual los consumidores ajustan su uso de electricidad para contribuir al equilibrio de la red.
Se prevé una dinámica similar para el hidrógeno “verde”. A medida que el despliegue en un sector ancla – quizá los fertilizantes o el refino – reduce el coste de los electrolizadores, el hidrógeno verde se vuelve más competitivo para otras aplicaciones, como el transporte marítimo o incluso el almacenamiento de energía de larga duración en el sector eléctrico.
La adopción del hidrógeno verde por parte de cada sector contribuye al aprendizaje compartido y a la reducción de costes, en beneficio de todos.
Las implicaciones de política de estas sinergias intersectoriales podrían ser significativas. Su existencia sugiere, por ejemplo, que no es necesario esperar a que el sector eléctrico avance más en la descarbonización antes de iniciar la electrificación del transporte, la calefacción o la industria.
Esto contrasta con el argumento según el cual el transporte solo debería electrificarse después de reducir las emisiones del sector eléctrico, ya que el aumento de la carga de vehículos eléctricos impulsará la demanda de generación de gas o carbón.
Aunque enchufar un nuevo vehículo eléctrico a la red eléctrica supondrá un aumento marginal de las emisiones, los conocimientos descritos en nuestro documento indican que, probablemente, será más eficaz avanzar en la transición para abandonar los combustibles fósiles en varios sectores en paralelo, porque puede activar beneficiosos circuitos de retroalimentación intersectoriales cuyo efecto supera la suma de sus partes.
Por ello, nuestra investigación sugiere que los responsables políticos que deseen aprovechar las sinergias intersectoriales podrían proponerse reforzar deliberadamente los vínculos tecnológicos entre las distintas partes del sistema energético.
Entre los ejemplos figuran las tarifas eléctricas y las estructuras de mercado que recompensan la carga “inteligente” de vehículos eléctricos y los servicios de vehículo a red (V2G), que fomentan la participación industrial en la respuesta de la demanda y promueven sistemas energéticos domésticos integrados. Estas interacciones pueden amplificar los beneficios de la inversión temprana en la transición.
¿Cómo facilita el Foro Económico Mundial la transición hacia la energía limpia?
El Centro de Energía y Materiales reúne a líderes para comprender las complejas transiciones que transforman los sistemas energéticos, de materiales e industriales. Ofrece una plataforma para explorar cómo se interrelacionan la seguridad energética, la asequibilidad y la sostenibilidad.
Mediante la colaboración a lo largo de las cadenas de valor y en distintas regiones, el Centro posibilita itinerarios compartidos que ayudan a los socios a alinearse en torno a soluciones prácticas para una transición segura, baja en carbono y equitativa.
Conclusiones de política a partir de la dinámica de sistemas
Arquetipos como el crecimiento autorreforzado de las tecnologías limpias, el potencial de canibalización de las renovables, el poder acelerador de las sinergias intersectoriales y otros siete descritos en nuestro nuevo informe dibujan un panorama de una transición que está lejos de ser lineal. Por el contrario, constatamos que está regida por interdependencias complejas y circuitos de retroalimentación.
En consecuencia, nuestra investigación sugiere que los responsables políticos estarán mucho mejor preparados para gestionar y orientar la transición si adoptan un enfoque basado en el pensamiento sistémico.
Reconocer estos patrones recurrentes permite diseñar políticas más sólidas y eficaces que anticipen los desafíos y aprovechen las oportunidades.
Por ejemplo, comprender el poder de los circuitos de retroalimentación reforzadores en la difusión tecnológica subraya el valor del apoyo en fases iniciales a las tecnologías energéticas limpias emergentes.
Por el contrario, anticipar los efectos amortiguadores de la canibalización de las renovables pone de relieve los probables beneficios de combinar el despliegue de energías renovables con diseños de mercado en evolución e inversiones estratégicas en soluciones de flexibilidad, como el almacenamiento y la respuesta de la demanda.
Es probable que los responsables políticos que comprenden y trabajan con estas dinámicas estén en mejor posición para impulsar cambios que se amplifiquen a sí mismos –logrando el máximo valor con el mínimo esfuerzo– y para evitar intervenciones contraproducentes que no conduzcan a ninguna parte.
