Lograr un sistema eléctrico con cero emisiones de carbono requerirá un cambio drástico en el sistema eléctrico mundial a medida que el mundo pase de los combustibles fósiles a la electricidad sin carbono.
Los combustibles fósiles siguen dominando la producción de electricidad, con un 76 % procedente del gas fósil, el carbón y otros combustibles fósiles contaminantes.
Las emisiones del sector eléctrico siguieron aumentando un 1,8 % en 2022, a pesar de que las tecnologías y las inversiones necesarias para lograr un sistema eléctrico con cero emisiones de carbono ya están disponibles.
Una transición justa hacia un mundo con cero emisiones de carbono es posible, pero requerirá diálogo y una planificación proactiva entre trabajadores, empleadores, gobiernos, comunidades y la sociedad civil.
Evitar los peores impactos del cambio climático requerirá un cambio drástico en el sistema eléctrico mundial a medida que el mundo pase de los combustibles fósiles a la electricidad sin carbono. Aunque las tecnologías y las inversiones que pueden llevarnos hasta allí ya están disponibles, será necesario acelerar de forma drástica los esfuerzos y hacerlo de manera más equitativa para crear un sistema energético descarbonizado.
Los combustibles fósiles siguen dominando la producción de electricidad: el 76 % procede del gas fósil, el carbón y otros combustibles fósiles contaminantes. Estas fuentes generan el 23 % de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero, y en 2022 las emisiones del sector eléctrico siguieron aumentando un 1,8 %.
No solo será necesario cambiar el sistema existente, sino que también debemos llevar electricidad moderna y limpia a los 733 millones de personas que carecen de acceso. La demanda de electricidad sin carbono ya está creciendo — 1 de cada 7 coches nuevos ya son eléctricos — y seguirá aumentando a medida que los sistemas de transporte se electrifiquen para reducir la contaminación por gasolina y gasóleo. Pero estos avances positivos no se producen con la rapidez suficiente.
Transformar el sistema eléctrico mundial no será fácil, pero es esencial. Sustituir los combustibles fósiles por energías renovables como la eólica y la solar, garantizar el acceso a la energía en todo el mundo, modernizar las redes eléctricas y mejorar la eficiencia energética, entre otras medidas, son fundamentales para crear un sistema eléctrico mundial equitativo y sostenible, en el que las personas, la naturaleza y el clima puedan prosperar.
Systems Change Lab analiza la ciencia y los datos más recientes para determinar el estado actual de los avances en la descarbonización del sistema energético mundial. Seguimos cuatro grandes transformaciones que son esenciales para crear un sistema eléctrico equitativo y sin emisiones de carbono:
1) Eliminar gradualmente la generación eléctrica con carbón y gas fósil sin control de emisiones
El carbón es la forma más intensiva en carbono de producir electricidad: es responsable de casi el 70 % de todas las emisiones del sector eléctrico. Emite contaminantes como el mercurio (un metal pesado tóxico), los óxidos de nitrógeno (principales causantes del smog) y el hollín. Por eso es esencial cerrar las centrales de carbón, detener la construcción de nuevas plantas y eliminar a escala mundial la generación con carbón sin control de emisiones.
La cuota del carbón en la generación de electricidad alcanzó aproximadamente el 37 % en 2019 antes de la pandemia de COVID-19 y ha seguido creciendo a nivel mundial, en gran medida debido al aumento de la demanda energética, especialmente en países que dependen del carbón, como China e India.
Para limitar el calentamiento a 1,5 grados Celsius (2,7 grados Fahrenheit) y evitar algunos de los peores impactos del cambio climático, nuestro análisis de datos muestra que, como máximo, el 2,5 % de la electricidad mundial puede proceder del carbón sin control (quemado sin el uso de equipos de captura de carbono) para 2030. Toda la generación con carbón sin control debería ser eliminada antes de 2040.
Esto significa que la cuota del carbón en la generación de electricidad debe disminuir seis veces más rápido que en los últimos años. Los datos recientes no indican que, a escala mundial, estemos cerca de este ritmo, aunque algunos países, como el Reino Unido, han registrado descensos rápidos.
El consumo absoluto de carbón y la cuota del carbón en la red parecen estar divergiendo, pero no con la rapidez suficiente: tras la estabilización de la generación eléctrica con carbón durante la pandemia, la generación aumentó un 8 % en 2021 y creció otro 2 % en 2022 — aunque esto puede ser una respuesta temporal a la crisis energética de 2022-2023 tras la invasión rusa de Ucrania.
Eliminar gradualmente la generación eléctrica con gas fósil sin control también es importante, ya que contribuye con una cuarta parte de las emisiones del sistema eléctrico. Nuestro análisis muestra que la generación eléctrica a partir de gas sin control debería eliminarse gradualmente antes de 2045 y antes (en 2035) en los países ricos. La cuota del gas fósil en la generación de electricidad aumentó de forma continua hasta 2019, alcanzando el 24 % antes de la pandemia de COVID-19, y desde entonces ha ido disminuyendo lentamente hasta el 22 % en 2022. En términos de generación absoluta, se ha mantenido más o menos estable, lo que demuestra que todavía no avanza en la dirección correcta.
2) Aumentar con rapidez la generación eléctrica sin emisiones de carbono
La transición a la energía renovable es fundamental, especialmente porque la descarbonización de otros sistemas, como la industria, el transporte y los edificios, dependerá de la disponibilidad de energía sin emisiones de carbono. Afortunadamente, los costes de la electricidad renovable han descendido un 75 % en la última década, lo que permite escalar las tecnologías renovables. A nivel mundial, la capacidad de energía renovable se triplicó entre 2000 y 2020, y casi dos tercios de la electricidad generada a partir de la eólica y la solar son ahora más rentables que el combustible fósil más barato.
La eólica y la solar todavía aportan una proporción relativamente pequeña de la generación de electricidad en conjunto, con un 10 % en 2021, pero su crecimiento se produce a un ritmo casi exponencial. La generación solar fotovoltaica creció casi un 25 % anual en los últimos cinco años, y la generación eólica creció un 14 % anual. Para que el mundo siga encaminado a limitar el calentamiento a 1,5 grados C (2,7 grados F), el límite que los científicos consideran necesario para evitar algunos de los impactos climáticos más catastróficos, las fuentes sin emisiones de carbono deberían suministrar prácticamente toda la electricidad para 2050. A altas concentraciones, la eólica y la solar requieren una transformación del sistema eléctrico que incluya la capacidad de gestionar la producción variable mediante la creación de redes, almacenamiento y energía firme que pueda respaldar la eólica y la solar.
Un desafío para lograr un sistema eléctrico sin emisiones de carbono es el crecimiento significativo de la generación eléctrica total, que casi se duplicó entre 2000 y 2022. La electrificación de otros sistemas, como la industria o el transporte, probablemente seguirá impulsando el crecimiento. Afortunadamente, el 83 % de toda la nueva capacidad de generación añadida en 2022 fue renovable, y es poco probable que la cuota de la electricidad sin emisiones de carbono deje de crecer en breve.
El sólido respaldo político es fundamental para el crecimiento de las energías renovables, y este apoyo aumenta en todo el mundo. En 2022, Estados Unidos aprobó la Ley de Reducción de la Inflación, que crea nuevos créditos fiscales para las tecnologías de electricidad sin emisiones de carbono y aporta más de 30 000 millones de dólares en nuevas fuentes de financiación para la electricidad sin emisiones de carbono y las tecnologías asociadas, como el transporte y el almacenamiento de energía. A principios de 2023, la Unión Europea respondió con su Plan Industrial del Pacto Verde, que de forma similar pretende impulsar la electricidad sin emisiones de carbono mediante cambios regulatorios y nueva financiación para proyectos. China, sin embargo, sigue liderando el mundo en gasto en subvenciones a la energía sin emisiones de carbono, con un total de 546 000 millones de dólares en 2022 (aunque, a diferencia de las legislaciones de EE. UU. y de la UE, esta cifra también incluye el gasto en vehículos eléctricos).
3) Modernizar las redes eléctricas, ampliar el almacenamiento y gestionar la demanda
Las redes eléctricas actuales están diseñadas principalmente en torno a relativamente pocas centrales de gran tamaño. Sin embargo, las futuras redes dominadas por la eólica y la solar tendrán fuentes de energía más pequeñas y distribuidas, además de grandes proyectos a escala de servicio público. Esta cartera diversa de recursos requiere un nuevo enfoque en la gestión de la energía, la infraestructura de red y las capacidades de almacenamiento.
Aunque la modernización de estos sistemas también deberá tener en cuenta el aumento de la demanda procedente de la electrificación de sectores como el transporte, la industria y la calefacción de los hogares, también existen oportunidades para lograr más eficiencias. Las interconexiones entre redes independientes proporcionarán equilibrio y acceso a ubicaciones con el mayor potencial de energía renovable.
El almacenamiento de energía es una solución para la oferta y la demanda variables. La electricidad producida por energías renovables variables puede reforzarse mediante el despliegue de grandes baterías a escala de servicio público y la inversión en tecnologías de vehículo a red y de edificio a red.
Las baterías a escala de servicio público normalmente no ofrecen el mismo potencial de almacenamiento a largo plazo que la energía hidroeléctrica de bombeo —actualmente la tecnología de almacenamiento a gran escala más extendida—, pero el almacenamiento en baterías requiere menos espacio y se está volviendo mucho más barato. Como resultado, entre 2016 y 2021, la capacidad de almacenamiento en baterías a escala de servicio público creció a un ritmo medio del 50 % anual. Y aunque hubo problemas en la cadena de suministro (en particular, escasez de litio) en 2022, en todo el mundo se están realizando importantes esfuerzos para ampliar la minería y diversificar las cadenas de suministro con el fin de evitar interrupciones y la volatilidad de los precios.
El aumento de la minería de litio sí conlleva un riesgo significativo de impactos ambientales, con el potencial de contaminar las aguas subterráneas y empeorar la contaminación atmosférica local si no se mejoran la gestión y la gobernanza de las minas. Además de mejorar la minería, existen otras soluciones de almacenamiento de energía disponibles que compiten por cuota de mercado, como el almacenamiento térmico de energía, las pilas de combustible de hidrógeno y otros tipos de química de baterías que no dependen del litio.
La inversión en líneas de transmisión, que transportan la energía a largas distancias desde las centrales donde se genera hasta donde se necesita, será clave para garantizar que los parques eólicos y solares se ubiquen donde puedan aprovechar los mejores recursos. En 2016, 104 000 millones de dólares de capital se asignaron a las redes de transmisión de todo el mundo. Esa inversión descendió a 88 000 millones de dólares en 2019. Sin embargo, los datos de 2020 muestran un aumento del 3,3 %, con inversiones que alcanzaron los 91 000 millones de dólares, lo que indica que la inversión en esta pieza del rompecabezas podría estar empezando a avanzar en la dirección correcta. De hecho, estos datos no recogen nuevas inversiones, como las comprometidas en la Ley de Reducción de la Inflación en 2022.
Las líneas de distribución, que llevan la electricidad a los hogares y a las empresas, también son importantes para garantizar que todo el mundo tenga un acceso fiable a la electricidad. Preocupantemente, la inversión en redes de distribución está disminuyendo. En 2016, 203 000 millones de dólares se invirtieron en sistemas de distribución en todo el mundo, y esta cifra ha disminuido un 5 % anual de media, hasta alcanzar los 168 000 millones de dólares en 2020.
En el lado de la demanda, los cambios de precios selectivos que aumentan o disminuyen con la demanda eléctrica podrían animar a los clientes a trasladar su consumo a las horas valle, para ayudar a suavizar la demanda y reducir la necesidad de subir y bajar de forma tan drástica la producción de las centrales a lo largo del día.
Aumentar la eficiencia energética en todo, desde la calefacción y la refrigeración de los hogares hasta los coches eléctricos, también reducirá la demanda punta en la red eléctrica. Ahorrar megavatios mediante medidas de eficiencia energética significa que se necesitan menos megavatios de generación eléctrica.
4) Garantizar el acceso a la energía y una transición equitativa
El acceso a una energía asequible, fiable y limpia es un derecho fundamental que permite a las personas acceder a servicios esenciales, ampliar las oportunidades y desarrollar las economías. Aunque en la última década se han sumado 1140 millones de personas que han accedido a la electricidad, todavía queda un largo camino por recorrer: el acceso a la electricidad sigue siendo inferior al 25 % en algunos países, como Sudán del Sur, Malaui y Níger, y muchas más personas tienen un servicio poco fiable. En 2020, unos 733 millones de personas seguían sin electricidad.
La falta de electricidad fiable puede ser debilitante: los hogares no pueden satisfacer de forma constante sus necesidades diarias y las industrias y las empresas no pueden funcionar con eficiencia. Además, los efectos cada vez más graves del cambio climático, como el calor extremo, hacen necesarios más ventiladores mecánicos de climatización que requieren electricidad fiable. También hay un impacto económico. Por ejemplo, los frecuentes cortes de suministro eléctrico cuestan a Pakistán unos 18 000 millones de dólares al año, equivalentes al 6,5 % de su PIB.
En el marco de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU, los líderes mundiales se han comprometido a alcanzar acceso universal a la electricidad para 2030. Las proyecciones actuales indican que, sin más medidas, no se alcanzará este objetivo: 672 millones de personas seguirían sin acceso en 2030. En 2019, 103 países presentaron planes de electrificación sólidos que incluyen metas, planes de ejecución e identifican las instituciones encargadas de definir la estrategia. Alcanzar el objetivo requerirá una acción más coordinada y más financiación: según la Agencia Internacional de la Energía, se necesitan unos 35 000 millones de dólares entre ahora y 2030.
Es probable que la electrificación se desarrolle de forma distinta según el contexto de cada país y región. El acceso a redes eléctricas más grandes tendrá sentido en algunos lugares, como en partes de África Occidental, debido a su alta densidad de población y a la configuración actual de su sistema eléctrico. En otros lugares, las minirredes y las fuentes fuera de la red, respaldadas por marcos regulatorios sólidos, serán la mejor opción. Es alentador que la adopción de minirredes esté creciendo rápidamente, y que el número de usuarios se haya más que duplicado entre 2010 y 2019.
Combinar cambios para un futuro sostenible
Transformar el sistema eléctrico, pasando del carbón y el gas a fuentes sin emisiones de carbono, requiere una acción rápida y cuidadosa, así como inversiones capaces de generar un cambio a gran escala, y todo ello debe ocurrir de forma simultánea.
El tiempo apremia, y la coordinación mundial no puede demorarse para eliminar la generación de electricidad a partir de carbón y gas fósil sin reducción de emisiones; aumentar rápidamente la generación de electricidad sin emisiones de carbono; modernizar las redes eléctricas, ampliar el almacenamiento y gestionar la demanda; y garantizar el acceso a la energía y una transición equitativa para todos.
En conjunto, estos cambios pueden crear un mundo alimentado por energía sin emisiones, en el que todas las personas tengan acceso a electricidad segura y asequible.
