El precio de la energía solar ha caído drásticamente en las últimas cuatro décadas. Este avance extraordinario ha permitido que las personas instalen paneles solares en sus hogares y produzcan su propia energía. Quienes cuentan con energía solar en casa han ganado independencia y pueden evitar posibles aumentos en las facturas de electricidad de las empresas de servicios públicos. Además, esto permite a los propietarios controlar mejor y reducir su huella de gases de efecto invernadero.
El costo de las baterías también está bajando, impulsado por las economías de escala y las mejoras tecnológicas de las baterías recargables de iones de litio. Hoy se utilizan en todo tipo de dispositivos, incluidos nuestros ordenadores portátiles y teléfonos inteligentes. Con un gran banco de baterías, los propietarios también pueden almacenar el excedente de electricidad que generan sus paneles solares durante el día y utilizarla por la noche. En el futuro, la amplia adopción de los coches eléctricos también puede aumentar la capacidad de almacenamiento en baterías de nuestros hogares. Todo esto permite a las personas utilizar más electricidad solar propia y menos de la red.
Es difícil alcanzar la independencia de la red eléctrica
Sin embargo, la oferta de energía eólica y solar varía según la estación. Por ejemplo, en los meses de invierno hay muy poca luz solar, incluso durante el día. Las nubes pueden cubrir el cielo y la nieve, los paneles solares. Estas condiciones desfavorables pueden prolongarse durante meses.
Hoy no existe una tecnología de baterías que permita almacenar de forma económica suficiente electricidad para varias semanas de cortes, y mucho menos para meses. La mayoría de los propietarios con paneles solares todavía necesitan recurrir a la red eléctrica, ya que no hay luz solar las 24 horas del día, los 7 días de la semana, y las baterías tienen una capacidad limitada. Alcanzar la independencia total de la red sigue siendo muy difícil.
Las empresas de servicios públicos también se resisten. Muchas sostienen que todos deben compartir la responsabilidad financiera del mantenimiento y la modernización de la infraestructura centralizada de generación y de la red eléctrica, incluso los hogares que pueden producir su propia energía. Algunas están aplicando un cargo de acceso a los usuarios que generan energía en sus instalaciones si todavía necesitan recurrir a la red.
Pero ¿hay nuevas tecnologías capaces de cambiar este panorama?
Reducir el tamaño de las centrales eléctricas
Durante el último siglo, más del 80% de la electricidad del planeta se ha generado en centrales eléctricas centralizadas, y esto sigue siendo así hoy. Estas centrales son enormes: algunas suministran electricidad a alrededor de un millón de hogares.
Pero una sola central eléctrica puede costar miles de millones de dólares. Quema carbón, gas natural, petróleo o combustible nuclear para generar calor, que acciona una turbina mecánica y un alternador para producir electricidad. Esa electricidad debe transportarse cientos de millas hasta el usuario final, lo que requiere una costosa infraestructura de transmisión y provoca pérdidas de eficiencia. Además, las centrales que utilizan combustibles fósiles contribuyen al cambio climático.
Sin embargo, estas centrales eléctricas tradicionales tienen una ventaja fundamental. A diferencia de las nuevas energías renovables, pueden producir energía en todo momento, y esa capacidad de generar electricidad bajo demanda puede complementar las centrales solares.
Quienes quieran independizarse de la red también necesitarán complementar sus paneles solares domésticos. Entonces, ¿es posible reducir una central eléctrica al tamaño de un hogar?
Se acercan generadores pequeños y eficientes
Resulta que la mayoría de los hogares ya cuentan con la mitad de una central eléctrica en miniatura. La electricidad es solo una parte de nuestro consumo diario de energía: también necesitamos calor para mantenernos abrigados. Necesitamos energía térmica para calentar nuestros hogares, el agua y los alimentos. Así, en Estados Unidos, más de 60 millones de hogares se calientan con gas natural, y en los hogares europeos hay instaladas 100 millones de calderas de gas.
Ahora empiezan a estar disponibles tecnologías que completan el resto de esta central eléctrica en miniatura. Se denomina microcogeneración de calor y electricidad (CHP, por sus siglas en inglés). La micro-CHP genera electricidad y calor simultáneamente a escala doméstica. El calor cubre la demanda de calefacción y agua caliente, mientras que la electricidad alimenta los electrodomésticos.
¿Cómo funciona? Veamos primero la situación actual. En este momento, tu caldera quema gas natural a temperaturas increíblemente altas, cercanas a los 2.000 °C. Sin embargo, solo necesitas agua caliente y calefacción a unos 50 °C. Actualmente, una caldera de gas simplemente deja que el calor se degrade y se enfríe, y desperdicia la mayor parte de la energía útil. En cambio, en la micro-CHP, esa enorme diferencia de temperatura se aprovecha para generar electricidad además de calor.
La micro-CHP puede alcanzar una eficiencia total del 90% al generar electricidad y calor bajo demanda, en el lugar donde ambos se necesitan y resultan valiosos. Esto contrasta con las centrales eléctricas centralizadas, que producen electricidad con una eficiencia del 35%. En estas centrales, el calor residual suele desperdiciarse, porque no se puede transportar cientos de millas hasta donde se necesita. La mayor eficiencia de la micro-CHP puede ayudar a reducir en un 30% las facturas de energía de los propietarios y disminuir su huella de carbono.
Algunas tecnologías de micro-CHP utilizan motores mecánicos, como los motores de combustión interna o los motores Stirling. Solo alcanzan una buena eficiencia a mayor escala, por lo que son más adecuados para grandes complejos de apartamentos o edificios comerciales.
Hoy, tecnologías más recientes, como las pilas de combustible y los convertidores de energía termoiónicos, pueden alcanzar una alta eficiencia incluso a escala de un solo hogar. Esto permite ofrecer la micro-CHP a consumidores y propietarios particulares. Además, estas nuevas tecnologías no tienen piezas móviles y, por tanto, requieren mucho menos mantenimiento y no generan contaminación acústica, por lo que son más adecuadas para una vivienda. Por último, esta configuración ofrece a las personas la posibilidad de producir energía bajo demanda, como complemento a la energía solar y al almacenamiento domésticos.
Un futuro de generación distribuida
Las ventajas de un sistema de energía solar, baterías y generadores pequeños y eficientes van más allá de ser más ecológico y ahorrar en las facturas de energía. Un triste ejemplo reciente sigue sin resolverse. Un mes después de que el huracán María azotara Puerto Rico, un territorio estadounidense con 3,4 millones de habitantes, el 80% de la isla aún no tenía electricidad. Esta tragedia muestra la fragilidad de la generación y transmisión centralizadas tradicionales.
El futuro puede ser distinto. Al mantener las fuentes de energía cerca del usuario final, es menos probable que se interrumpa el suministro cuando cae un árbol sobre una línea eléctrica. La energía solar, las baterías y los generadores pequeños pueden formar una microrred que mejore la resiliencia de nuestros sistemas energéticos.
Poder reducir la escala importa. En conjunto, estas tecnologías permiten la generación distribuida, incluso a nivel de hogares individuales. Esto puede ser fundamental para el mundo en desarrollo, donde miles de millones de personas aún no tienen acceso a un suministro eléctrico fiable. Con estas tecnologías, la sociedad puede dar un salto y evitar gastar billones de dólares en infraestructura de generación y transmisión eléctrica centralizadas. Esto puede ayudarnos a llevar electricidad a todas las personas más rápido.
