La generación de energía eólica y solar se está expandiendo por todo el mundo a un ritmo récord, lo que permite que más personas que nunca obtengan electricidad de fuentes limpias y renovables. Es una gran noticia.
Y aquí va una noticia aún mejor: podemos hacer mucho más. Al invertir en innovaciones energéticas, podemos aprovechar los avances logrados con el despliegue de tecnologías actuales, como las energías renovables, lo que ayudará a acelerar la transición desde los combustibles fósiles hacia un futuro con energía sin carbono fiable y asequible.
Sería un logro extraordinario y el paso más importante que podemos dar para prevenir los peores efectos del calentamiento global.
He aquí por qué: aunque la generación de electricidad es el mayor factor individual que contribuye al cambio climático —responsable del 25 por ciento de todas las emisiones de gases de efecto invernadero, una proporción que aumenta cada día—, también es una parte aún más importante de la solución. Con electricidad limpia, podemos hacer mucho más que iluminar nuestros hogares y alimentar la red eléctrica. Desbloquearemos una fuente de energía sin carbono que ayudará a abastecer a los sectores de la economía que producen el otro 75 por ciento de las emisiones de gases de efecto invernadero, incluidos el transporte, los edificios y la industria manufacturera. Pensemos en coches y autobuses eléctricos; sistemas de calefacción y refrigeración sin emisiones en nuestros hogares y empresas; y fábricas con alto consumo energético que usan más energía limpia para fabricar productos.
Entonces, ¿qué hará falta para alcanzar el objetivo de generar energía sin carbono?
Debemos resolver dos desafíos. El primero no sorprenderá a nadie. Tenemos que aprovechar mejor la energía del sol y del viento. Además, gracias a la bajada de los precios de los paneles solares, los aerogeneradores y otras tecnologías, desplegar sistemas de energía renovable es más asequible que nunca.
El segundo desafío quizá sea menos evidente y más difícil. Necesitamos grandes avances tecnológicos que nos permitan suministrar energía limpia a la red eléctrica incluso en días sin viento, con cielo nublado y durante la noche.
Por lo general, las fuentes renovables se complementan con combustibles fósiles, como el gas natural, que pueden proporcionar energía de forma rápida y fiable cuando se necesita. Sin embargo, para alcanzar cero emisiones de carbono, tenemos que encontrar la manera de utilizar más fuentes de energía limpia como respaldo.
Ojalá hubiera una solución mágica única para este problema, pero por ahora no la hay. En los próximos años necesitaremos una combinación diversa y flexible de soluciones energéticas —una navaja suiza de herramientas energéticas— que respalde una generación de energía renovable capaz de satisfacer nuestras necesidades. Algunas de estas soluciones sin carbono ya existen. Otras requerirán más innovación. Todas pueden ayudarnos a hacer la transición a una energía sin carbono de bajo costo. Cada vez más estados de EE. UU. lo reconocen al adoptar normas que exigen electricidad 100 por ciento sin carbono.
Estas son tres soluciones clave que necesitaremos para la transición a la electricidad limpia:
1. Sistemas mejorados de almacenamiento de energía: El sol y el viento son fuentes de energía extraordinarias. Encontrar maneras de almacenar esa energía para utilizarla después de la puesta del sol y cuando deje de soplar el viento es un gran desafío que debemos resolver. Ya contamos con formas de almacenar energía durante unas horas —como las baterías de iones de litio—, cuyo costo disminuye cada año.
Lo que no tenemos son formas fiables y de uso generalizado para almacenar fuentes de energía renovable durante días, semanas o meses. Tenemos que estar preparados para los cambios estacionales (cuando los días son cortos en invierno) o para los peores escenarios, cuando hay largos períodos de cielo cubierto o no sopla el viento durante semanas o meses.
Por suerte, hay muchas ideas creativas para resolver estos desafíos. Soy inversor de un grupo llamado Breakthrough Energy Ventures (BEV) que respalda a varias empresas que exploran maneras de almacenar energía sin carbono. Estas son algunas áreas clave de innovación:
Energía hidroeléctrica: La forma más común de almacenamiento de energía hoy en día es la hidroeléctrica de bombeo, que utiliza motores eléctricos para bombear agua cuesta arriba hasta un embalse. Cuando se libera el agua del embalse, fluye cuesta abajo y genera electricidad mediante turbinas hidroeléctricas. El desafío de este método es que solo funciona en zonas con elevaciones altas y bajas. Una nueva empresa llamada Quidnet Energy, respaldada por BEV, está probando un método diferente, de menor costo y que puede instalarse en zonas llanas. El sistema de Quidnet utiliza energía renovable para bombear agua a pozos subterráneos y crear enormes niveles de presión. Cuando se necesita esa energía, se libera la presión, que impulsa el agua hacia arriba por el pozo y a través de una turbina para generar electricidad.
Baterías: Las baterías de iones de litio, como las que se encuentran en una computadora portátil, un teléfono móvil o un coche eléctrico, son una de las soluciones de almacenamiento de más rápido crecimiento. Sin embargo, funcionan mejor para el almacenamiento de corta duración. Form Energy, una empresa respaldada por BEV, está creando una nueva categoría de baterías que permitiría almacenar energía durante períodos prolongados a un costo menor que el de las baterías de iones de litio.
Almacenamiento térmico: Las tecnologías de almacenamiento térmico tienen el potencial de ofrecer a la red un respaldo energético flexible y fiable. Una de las formas más eficaces de almacenar calor es mediante sal fundida. Malta, Inc., una empresa de BEV, ha desarrollado una tecnología térmica basada en sal fundida que funciona como una bomba de calor. La energía renovable se almacena en forma de calor en la sal fundida. En el modo de descarga, el sistema funciona como un motor térmico que utiliza calor para producir electricidad.
Combustibles sin carbono: También hay otras posibles soluciones de almacenamiento prometedoras, entre ellas combustibles energéticos sin carbono producidos con energía eólica y solar, que pueden volver a convertirse en electricidad o utilizarse para descarbonizar otros sectores.
2. Captura y almacenamiento de carbono y energía nuclear: A menudo oigo que la energía solar y eólica de menor costo, junto con los avances emergentes en almacenamiento de energía, bastarán para lograr una red energética sin carbono. Pero, dado que el mundo debe equilibrar la necesidad de eliminar las emisiones de carbono con el crecimiento económico, también debemos considerar qué soluciones serían más asequibles. Un estudio reciente de investigadores del MIT concluyó que respaldar las energías renovables con una combinación de soluciones de energía limpia —incluidas la energía nuclear y la captura y almacenamiento de carbono (CCS)— haría que la electricidad sin carbono fuera hasta un 62 por ciento más barata que si se utilizaran solo energías renovables.
La energía nuclear ya es una fuente de electricidad sin carbono y produce alrededor del 10 por ciento de la electricidad mundial. También serviría como una fuente de energía limpia muy fiable que complementaría las energías renovables. Sin embargo, los altos costos y las preocupaciones de seguridad han frenado el crecimiento de la energía nuclear. Con innovaciones en este campo, podemos crear una nueva generación de energía nuclear más segura, que produzca menos residuos y cueste menos.
Hay varias tecnologías nucleares que deberíamos explorar. Una de ellas es la de una empresa que ayudé a fundar, llamada TerraPower, que utiliza un método llamado reactor de onda viajera, seguro, que evita la proliferación y genera muy pocos residuos. Para hacer realidad estas innovaciones, necesitamos que los gobiernos —especialmente el de EE. UU.— den un paso al frente y se comprometan a aportar nuevos fondos para la investigación en energía nuclear y a demostrar que esta tiene futuro.
Otra forma de obtener electricidad sin carbono es la captura, utilización y almacenamiento de carbono, que separa y almacena de forma permanente la contaminación por CO2 de los gases de escape de una central energética para impedir que llegue a la atmósfera. Esta tecnología es especialmente importante en lugares donde las condiciones para generar energía renovable no son buenas o donde sería demasiado costoso retirar y sustituir las centrales eléctricas existentes.
3. Líneas de transmisión de alto voltaje y larga distancia: Los recursos de energía renovable, como el viento y el sol, suelen encontrarse lejos de las ciudades o zonas industriales donde la demanda de energía es mayor. Conectar nuestra oferta de energía renovable con la demanda exigirá construir líneas de transmisión capaces de transportar grandes cantidades de energía a distancias muy largas. La tecnología de transmisión de corriente continua de alto voltaje (HVDC), a diferencia de las líneas de corriente alterna que utilizan actualmente para la transmisión la mayoría de las redes eléctricas de EE. UU., nos ayudaría a integrar la energía renovable en el suministro eléctrico mundial. Sin embargo, ampliar las líneas HVDC no solo requerirá nuevas inversiones en nuestras redes eléctricas, sino también políticas nacionales y locales que apoyen su construcción. La investigación y el desarrollo en laboratorios nacionales del Departamento de Energía de EE. UU., como el Pacific Northwest National Laboratory y el National Renewable Energy Laboratory, están sentando las bases para diseñar, construir y operar una red eléctrica del siglo XXI.
Es fácil sentirse abrumado por el cambio climático y por qué hacer al respecto. Por ejemplo, las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero volvieron a aumentar el año pasado, otro recordatorio de que debemos actuar con rapidez si queremos evitar los peores escenarios para un planeta que se está calentando.
Aun así, a medida que conozco nuevas ideas para abordar este desafío, me siento optimista: con la combinación adecuada de soluciones que podemos desplegar ahora e innovaciones nuevas, podemos abrir un camino hacia un futuro de energía sin carbono.
