Solo se ha desplegado el 10 % de las tecnologías de bajas emisiones necesarias para la transición energética mundial.
Para lograr una transición exitosa es necesaria una visión amplia de la innovación energética, que mejore las tecnologías de bajas emisiones y produzca cambios profundos en la oferta y el consumo de energía.
La transición energética apenas se encuentra en sus primeras etapas. Según nuestra última investigación, solo se ha desplegado alrededor del 10 % de las tecnologías de bajas emisiones que se necesitarán en 2050 para cumplir los compromisos mundiales.
Alcanzar el 90 % restante siempre habría requerido un esfuerzo real, incluso antes de los recientes acontecimientos mundiales, como los cambios geopolíticos, las modificaciones de las políticas y el repunte de la demanda energética de los centros de datos. Exigirá innovación con «I» mayúscula: no solo la innovación de tecnologías individuales, sino también una reconcepción fundamental del funcionamiento del sistema energético y de la forma en que se integran las nuevas tecnologías.
Nuestro sistema energético actual, con altas emisiones, ofrece niveles elevados de rendimiento. Transporta la energía con relativa facilidad hasta donde se necesita, porque los combustibles actuales tienen una alta densidad energética y son fáciles de transportar.
Un buque cisterna medio que transporta gas natural licuado puede abastecer de energía a más de 40 000 hogares de Estados Unidos durante todo un año. Despacha energía con rapidez. Algunas turbinas de gas pueden pasar de estar completamente paradas a generar electricidad a plena capacidad en menos de diez minutos. Además, la flexibilidad química de los combustibles fósiles, combinada con la alta temperatura que genera su combustión, permite utilizarlos para fabricar miles de materiales y generar el calor de alta temperatura que necesitan muchas industrias.
La promesa de la innovación
Las tecnologías de bajas emisiones son prometedoras y su rendimiento ha mejorado rápidamente en algunos casos. Sin embargo, todavía no ofrecen el mismo nivel de rendimiento en todos los ámbitos. El diésel, por ejemplo, tiene una densidad energética, por peso, unas 50 veces superior a la de las mejores baterías de los vehículos eléctricos.
En casos de uso más sencillos, como los vehículos eléctricos de pasajeros, que normalmente no recorren distancias muy largas, estas brechas de rendimiento importan menos. De hecho, la autonomía media de un vehículo eléctrico ya es suficiente para satisfacer las necesidades de la mayoría de los hogares. Pero en casos de uso más exigentes, estas brechas de rendimiento son más difíciles de superar. Por ejemplo, resulta muy difícil fabricar una batería que sea ligera y, al mismo tiempo, lo bastante potente para propulsar un camión eléctrico con cargas pesadas a lo largo de grandes distancias. Hoy en día, los camiones eléctricos de batería tendrían dificultades para completar sin recargarse entre el 20 % y el 45 % de los trayectos de larga distancia con vehículos pesados que realizan a diario sus equivalentes diésel.
Por supuesto, algunas brechas de rendimiento pueden superarse con el tiempo y, en algunos casos, las tecnologías limpias ya superan a las basadas en combustibles fósiles. Por ejemplo, los vehículos eléctricos de pasajeros y las bombas de calor suelen alcanzar el doble o más de eficiencia energética que sus equivalentes basados en combustibles fósiles. La energía nuclear es más fiable que las centrales de carbón en cuanto a la entrega constante de energía, mientras que las baterías pueden aumentar el suministro eléctrico más rápido que las centrales de gas para afrontar los picos de demanda.
No obstante, todavía existen brechas tecnológicas de rendimiento en todo el sistema energético. Por ejemplo, un sistema eléctrico de bajas emisiones afrontaría desafíos de rendimiento relacionados con una mayor volatilidad de la generación cuando la energía solar y eólica son responsables de la mayor parte de la generación. Gestionar este sistema requeriría entre 2 y 7 veces más soluciones de flexibilidad, como el almacenamiento o la capacidad de respaldo, en relación con la ampliación del sistema eléctrico en su conjunto.
Para complicar aún más las cosas, algunas de las tecnologías necesarias aún no están maduras. Los materiales industriales, como el cemento o los plásticos, dependen de los combustibles fósiles como fuente de calor de alta temperatura y/o de materias primas, y las opciones de bajas emisiones todavía no pueden reproducir plenamente esas funciones en algunas situaciones.
En el caso de la captura de carbono, el rendimiento de las opciones actuales implica que capturar emisiones de fuentes puntuales podría ser tres veces más difícil cuando los gases de combustión contienen una corriente de carbono menos pura, en comparación con los casos de uso actuales.
¿Qué hay que hacer?
Abordar estas brechas críticas de rendimiento es importante porque, en conjunto, podrían afectar a la reducción de alrededor de la mitad de las emisiones de dióxido de carbono del sistema energético. Entonces, ¿qué hay que hacer?
En primer lugar, se necesita más innovación para exprimir al máximo el rendimiento de las tecnologías de bajas emisiones. Afortunadamente, el progreso es evidente en muchos ámbitos. La densidad energética de las baterías ha mejorado alrededor de un 3 % a un 5 % al año, y las nuevas químicas podrían duplicar la densidad energética para 2030. Los nuevos modelos de electrolizadores podrían hacer que la producción de hidrógeno sea más eficiente, y las nuevas tecnologías de electrificación están dando servicio a más procesos industriales. Por ejemplo, los primeros hornos de cemento eléctricos de alta temperatura entraron en funcionamiento recientemente.
Pero lo cierto es que no podemos innovar para salir de algunas brechas. Las baterías nunca serán tan densas como el petróleo; la energía solar y eólica siempre será intermitente en cierta medida; y la captura de carbono es inherentemente más difícil cuando se trabaja con corrientes menos puras. Por tanto, será necesario replantearse la forma en que funciona todo el sistema.
Mirando hacia el futuro
Un imperativo es cambiar la forma en que se integran las tecnologías de bajas emisiones para potenciar sus aspectos positivos y minimizar los negativos. En el sistema eléctrico, históricamente, la mayoría de los esfuerzos para gestionar la variabilidad se han centrado en ajustar la oferta de energía mediante almacenamiento o formas de respaldo de energía. Aunque estas son importantes, y la innovación avanza, podemos ampliar nuestra visión y transformar las tecnologías que demandan energía.
Los automóviles, los edificios y la industria podrían convertirse en proveedores de flexibilidad. Las bombas de calor podrían funcionar de forma flexible, precalentando los hogares antes de que la red se sature en los periodos de máxima demanda energética. La carga de vehículos, la producción de hidrógeno y parte de la demanda eléctrica industrial también podrían programarse adecuadamente. Las baterías de los hogares o de los automóviles incluso podrían devolver energía a la red.
Podemos adaptar la forma en que consumimos materiales y recursos energéticos para aprovechar al máximo las propiedades de las tecnologías limpias desarrolladas. Por ejemplo, es posible que los camiones eléctricos no necesiten realmente la misma autonomía que los impulsados por diésel. Si las rutas pudieran reconfigurarse de modo que la recarga pudiera realizarse durante las pausas obligatorias de los conductores, las limitaciones de autonomía de los camiones eléctricos podrían ser menos relevantes.
En algunos casos, podemos sortear algunos desafíos industriales complejos sustituyendo los materiales que utilizamos. Por ejemplo, el cemento podría sustituirse, en cierta medida, por materiales más fáciles de descarbonizar. En Sídney se está construyendo un rascacielos híbrido de 40 plantas que combina madera con una estructura de acero y cemento.
Estos cambios no serán fáciles. Se necesita una visión amplia de la innovación para lograr una transición exitosa, que mejore las tecnologías de bajas emisiones, las nuevas configuraciones y produzca cambios profundos en la oferta y el consumo de energía. La tarea no consiste en cambiar una bombilla, sino en recablear toda la casa.
