Nunca antes el sistema energético había ofrecido tantas posibilidades como hoy. Pero los sistemas energéticos están cambiando y debemos replantearnos cómo gestionamos la energía. En el futuro, la electricidad será la forma de energía más importante, y el uso de energía eléctrica en muchos otros sectores será crucial para descarbonizar de manera sostenible nuestra vida cotidiana.
Dos años después de la firma del histórico acuerdo climático de la COP21, el presidente francés Emmanuel Macron invitó a representantes de gobiernos, empresas y del sector financiero a regresar a París para apoyar medidas concretas que reforzaran la protección del clima y hicieran más atractivas para la inversión las tecnologías sostenibles. La firma del acuerdo climático original por más de 190 países no solo fue simbólica, sino que también tendrá un impacto duradero. Muchos también aceptaron la reciente invitación de Macron, y Estados Unidos estuvo representado por delegados de numerosas ciudades y empresas. Esta respuesta demuestra que los políticos no son los únicos que se toman en serio el calentamiento global: la protección del clima también es un foco de interés para las empresas.
Por mis conversaciones con clientes, políticos y asociaciones empresariales, queda claro que la idea de la sostenibilidad está cobrando impulso y ahora es tan importante como la eficiencia económica y la fiabilidad de los sistemas energéticos. Sostengo que nunca antes habíamos tenido tantas posibilidades como hoy para garantizar al mundo un suministro eléctrico fiable, económico y, sobre todo, sostenible. Las innovaciones en la generación convencional de energía, junto con la notable caída de los costes de las tecnologías de energía renovable, permiten satisfacer mejor que nunca la creciente demanda de electricidad.
Las previsiones hasta mediados de siglo indican que la demanda de electricidad crecerá considerablemente, lo que la convertirá en la fuente de energía más importante del siglo XXI. Por eso, los expertos ya hablan de «transiciones eléctricas» en muchas transiciones energéticas: el paso de un sector eléctrico dominado por los combustibles fósiles a un sistema más sostenible, dominado por las energías renovables. Esto se debe a que la electricidad ofrece la máxima flexibilidad. Además, la electricidad procedente de fuentes renovables fluctuantes no genera emisiones de carbono y, a menudo, está disponible en cantidades superiores a las que pueden consumirse. En el futuro, este excedente será el verdadero valor de la transición energética, pues permitirá electrificar y, por tanto, descarbonizar otros sectores.
Los cambios sistémicos que tienen lugar en las transiciones eléctricas favorecen la electrificación de otros sectores. A medida que avanza la descentralización, aumenta también el número de actores conectados a redes inteligentes, que pueden equilibrar mejor el excedente y la demanda. Este mundo totalmente interconectado también reforzará la seguridad del suministro energético y la estabilidad del sistema.
La oportunidad más importante que ofrece esta evolución consiste en conectar de forma inteligente al creciente número de actores descentralizados e integrar así las ventajas de cada uno en el sistema general. De este modo, productores y consumidores no se limitan al sector eléctrico tradicional, sino que pueden participar en un ámbito mucho más amplio, que abarca sectores como la calefacción, el gas o la movilidad.
Muchos países solo podrán alcanzar sus objetivos climáticos declarados si logran integrar distintos sectores. Esto facilitará la coordinación de la generación eléctrica variable con el consumo y, como resultado, reducirá el uso de combustibles fósiles y hará que el sistema sea más sostenible. Aunque las tecnologías han avanzado de forma impresionante en los últimos años, para que su uso se generalice en muchas regiones todavía deben cambiar las actitudes públicas, las funciones de los actores del mercado, los modelos de negocio y los marcos regulatorios.
Para lograr una aceptación más amplia, se necesitan socios de la industria, la política y la sociedad que promuevan estas nuevas ideas, prueben nuevas tecnologías y también corrijan deficiencias del sistema energético. Por ejemplo, la primera fase de la transición energética de Alemania ha demostrado que una proporción sorprendentemente grande de la capacidad de generación eléctrica puede pasar a las energías renovables en un plazo inesperadamente corto. La segunda fase aborda ahora el reto de integrar técnicamente la generación renovable fluctuante con la mayor eficacia posible, para mejorar, en última instancia, la eficiencia económica del sistema.
Dado que la electricidad se utiliza de forma interconectada en distintos sectores, hacen falta interfaces que organicen e impulsen esa convergencia. Esta tarea puede estar a cargo de actores consolidados que ya son responsables de garantizar el suministro eléctrico básico, como las empresas municipales de servicios públicos, o de nuevos proveedores con un modelo de negocio exitoso. En cualquier caso, no habrá una única solución, sino distintas soluciones adaptadas a regiones y condiciones específicas, algunas de las cuales ya empiezan a dar buenos resultados:
Electricidad para calor y frío
La conversión de electricidad en calor o frío consiste en suministrar energía térmica —es decir, calor o frío— de manera eficiente utilizando excedentes de energías renovables. En todo el mundo, el calor representa casi el 50 % del consumo final de energía, por lo que es evidente que el sector térmico desempeña un papel crucial para alcanzar los objetivos climáticos nacionales. En concreto, la conversión de electricidad en calor consiste en generar calor mediante calentadores eléctricos, calderas de electrodos o bombas de calor para utilizarlo en un sistema de calefacción urbana o en hogares particulares. El mismo principio se aplica a los sistemas que convierten electricidad en frío y se usan para la refrigeración urbana, sobre todo en climas cálidos.
New Brunswick Power ofrece a sus clientes un modelo de negocio interesante en la provincia canadiense de Nuevo Brunswick, en el este del país. La empresa de servicios públicos opera centrales eléctricas y redes de transmisión y distribución, y suministra electricidad a unos 400.000 clientes. La región se caracteriza por inviernos largos y fríos y veranos templados. Esto genera enormes diferencias entre los picos de demanda de la empresa en verano y en invierno. La calefacción y el agua caliente de los edificios se producen principalmente con electricidad, y la calefacción representa alrededor del 75 % del consumo eléctrico de un hogar típico.
El nuevo modelo de negocio de NBP conecta de forma inteligente las calderas domésticas y las utiliza para almacenar hasta seis horas de calor. Con la ayuda de un sistema inteligente de gestión de la carga, se puede evitar que los hogares calienten simultáneamente y reducir los picos de demanda. La empresa espera que este nuevo sistema haga que alrededor del 25 % de su carga sea más flexible. A medio plazo, esto permitirá reducir la inversión de la empresa en nuevas redes de distribución.
Electricidad para la movilidad
La conversión de electricidad para la movilidad consiste en vincular los sectores eléctrico y del transporte. Esta vinculación adopta diversas formas en los sistemas ferroviarios electrificados, los trenes de larga distancia, los autobuses, los camiones, los automóviles, las motocicletas ligeras y, cada vez más, los barcos. Además de su conocido uso en el transporte público, la movilidad eléctrica individual se considera cada vez más una forma de aumentar la flexibilidad de los sistemas energéticos.
Según la Agencia Internacional de la Energía, en 2016 circulaban más de dos millones de vehículos eléctricos en todo el mundo; se prevé que para 2025 esa cifra aumente a 70 millones. Estos vehículos no solo absorben el excedente de electricidad: también lo almacenan de forma fiable y lo devuelven a la red cuando hace falta. Por ejemplo, las baterías de un millón de vehículos eléctricos tendrían una capacidad de almacenamiento superior a la de todas las centrales hidroeléctricas de bombeo de Alemania. Los sistemas de carga digitalizados son indispensables para aprovechar todas estas ventajas, como controlar los horarios de carga, el esfuerzo al que se someten las baterías, los precios de la electricidad y la carga de la red, además de evitar la simultaneidad y los cuellos de botella en la red.
Electricidad para gas
Desde hace mucho, las empresas eléctricas y gasistas participan en la conversión de gas en electricidad, por lo general en centrales eléctricas de gas. Hasta ahora, las empresas han recurrido poco al proceso inverso, que convierte electricidad en gas, salvo en algunos casos de electrólisis del hidrógeno. A mi juicio, la posibilidad de producir hidrógeno o incluso metano ofrece la forma más flexible —y potencialmente más importante— de acoplamiento sectorial.
En comparación con la electricidad, el gas es más fácil de almacenar. Además, muchos países cuentan con una infraestructura gasista bien desarrollada que puede ofrecer capacidad de almacenamiento. Los electrolizadores pueden convertir de manera sencilla y flexible grandes cantidades de electricidad excedentaria en hidrógeno o metano. El metano producido mediante la conversión de electricidad en gas es químicamente idéntico al gas natural y puede introducirse sin problemas en las redes de gas existentes. Además, el hidrógeno es una materia prima básica de la industria de transformación y también puede utilizarse en vehículos propulsados por pilas de combustible. Aunque hoy las instalaciones de conversión de electricidad en gas solo son rentables en contadas aplicaciones de nicho, observamos que su rentabilidad aumenta rápidamente. Actualmente ya funcionan en Alemania más de 20 instalaciones de este tipo. Siemens trabaja con socios para operar en el Energiepark Mainz la mayor planta de electrólisis del mundo para producir hidrógeno. El electrolizador a presión PEM tiene una potencia de entrada de hasta seis megavatios y está listo para funcionar en apenas unos segundos. El hidrógeno producido con energía renovable se mezcla con gas natural en la red de gas y también está disponible para usuarios industriales y estaciones de hidrógeno para vehículos con pilas de combustible.
La posibilidad de trasladar el excedente de electricidad a otros sectores será probablemente la base más importante para descarbonizar el sector energético y otros sectores en el futuro. Hoy se extienden cada vez más la conversión de electricidad en calor y su uso para la movilidad. Sin embargo, la electrólisis y la producción de hidrógeno o metano ofrecen la solución más flexible para aprovechar el excedente de electricidad. El sector energético, que actualmente representa alrededor del 30 % de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero, puede descarbonizarse adoptando un modelo de «electricidad para X» y, al mismo tiempo, volverse más económico y fiable. En el futuro, el acoplamiento sectorial conectará cada vez más sectores diversos y ofrecerá una solución para descarbonizar el mundo.
