Autor: Martín Rosas

El siguiente reporte, elaborado por el Grupo Energía Bogotá, presenta un análisis general sobre cómo la actual crisis energética mundial se presenta como una oportunidad para el impulso de las energías renovables y la aceleración de la transición energética.

En el artículo ‘Energy crisis: five questions that must be answered in 2023’ (Crisis energética: cinco preguntas que deben ser respondidas en 2023), publicado en la revista Nature, una de las más prestigiosas del mundo en el ámbito científico, los investigadores Andreas Goldthau y Simone Tagliapietra señalan los puntos más sensibles que han provocado que los precios de la electricidad y el gas en el mundo se mantengan elevados, siendo algunos de ellos los siguientes:

• Las sanciones impuestas a Rusia y el embargo al petróleo proveniente de ese país por parte de países del hemisferio occidental debido a la invasión a Ucrania.
• Recortes en el suministro de gas por parte de Rusia a países europeos en retaliación por las sanciones impuestas.
• Países de bajos y medianos ingresos han sufrido dificultades para conseguir energía asequible

De acuerdo con el artículo, estos factores se han conjugado para devolver al “asiento delantero” a los carteles de la energía y a los estados ricos en combustibles fósiles. Sin embargo, según datos de la Agencia Internacional de Energía (IEA), registrados en el reporte ‘World Energy Investments 2022’ (Inversiones Mundiales en Energía 2022), aunque las inversiones globales en combustibles fósiles se encuentran en una tendencia alcista, todavía permanecen un 30% por debajo de los niveles en los que se encontraban antes de la firma del Acuerdo de París.

En relación con el carbón, tanto China como India siguen a la cabeza en cuestión de inversión, haciendo de la seguridad energética su principal prioridad en el corto plazo. Por otra parte, en países de Medio Oriente, Estados Unidos y Rusia se espera que en el balance de inversiones de 2022 de las compañías del sector de petróleo y gas se vea reflejado un aumento de entre el 15% y 30% en términos de inversión, gracias a los altos precios de mercado.

La actualidad de las energías renovables también hace parte de la crisis energética. Según el reporte ‘Mobilizing Capital Into Emerging Markets and Developing Economies’ (Movilización de Capital en Mercados Emergentes y Economías en Desarrollo) de BloombergNEF, la brecha de inversiones en este segmento entre países desarrollados y países en vía de desarrollo se sigue ampliando, sumado a que a pesar de que las energías renovables son más baratas que los combustibles fósiles en la mayoría de los lugares, las barreras (financieras, regulatorias y políticas) limitan el despliegue.

En resumen, la crisis energética está estrechamente relacionada con un problema en el suministro, debido a una escasez de recursos (petróleo, gas, carbón, agua, generación renovable no convencional, etcétera) y a una demanda excesiva (propia de las necesidades de un mundo más globalizado y donde el incremento del bienestar es el objetivo de todos los gobiernos).

Si bien las energías renovables pueden ayudar a reducir la dependencia de los combustibles fósiles y mejorar la seguridad energética, al proporcionar una fuente de energía sostenible y renovable, la transición energética aún sigue siendo desigual entre países desarrollados, economías emergentes y países pobres.

¿La crisis energética impulsará las energías renovables?

La crisis energética puede afectar el impulso y la adopción de energías renovables de varias maneras:

1. Puede haber un aumento en la demanda por cuenta del incremento en el precio de la energía proveniente de fuentes fósiles. Esto puede hacer que las energías renovables sean más atractivas, ya que son más baratas y sostenibles a largo plazo.
2. Puede llevar a un aumento de inversión en investigación y desarrollo de tecnologías de energías renovables, ya que pueden ser vistas como una forma de mitigar la dependencia de los combustibles fósiles.
3. También es posible que la crisis pueda desalentar la inversión en energías renovables, debido a la incertidumbre económica y a la falta de financiamiento disponible.

De acuerdo con datos de BloombergNEF, la inversión en energías renovables ha aumentado un 40% durante los últimos cinco años en comparación con los cinco años anteriores. Además, las energías renovables han atraído un 15% más de capital que las basadas en combustibles fósiles. A pesar de algunos obstáculos en la cadena de suministro y precios más altos de los productos básicos, la energía limpia es hoy más competitiva en muchos más países.

Sin embargo, la inversión en transición energética -incluyendo el flujo de inversiones de países desarrollados en países no desarrollados-, en general, se ha estancado en un momento en que debería aumentar.

Como se advierte en la figura, en 2018 el total de las inversiones en energías renovables (convencionales y no convencionales) alcanzaron el pico histórico de 73 mil millones de dólares aproximadamente en mercados emergentes y economías en desarrollo, pero hacia el 2020 y 2021 fueron cayendo hasta ubicarse en los 67 mil millones.

Es importante reiterar que, a pesar de la baja, las inversiones permanecen por encima de los niveles que se registraron hasta el 2016 (antes de la firma del Acuerdo de París), pero que la brecha en este ámbito entre países desarrollados y China, con respecto a países no desarrollados, se ha ampliado.

En ese sentido, como se evidencia en la figura, de los 785 mil millones de dólares que se invirtieron en el mundo para financiar la transición energética en el 2021, solo el 8,5% estuvo localizado en países en vía de desarrollo, en los cuales el acceso a la energía es deficitario, que sufren con mayor intensidad los efectos del cambio climático y cuyas economías no logran brindar bienestar a la mayoría de la población.

Una mirada al futuro de la demanda y oferta de renovables

El mundo ha logrado un consenso: la transición energética es ineludible. Reflejo de ello es cómo desde la firma del Acuerdo de París las cifras globales de inversión en energéticos como el petróleo, gas y el carbón han venido cayendo. Sin embargo, tal vez la señal más clara son las proyecciones de oferta y demanda de energías renovables en el corto plazo.

Según el reporte ‘Renewables 2022’ (Renovables 2022) de la IEA, la crisis energética “ha provocado un impulso sin precedentes para las energías renovables. Las interrupciones en el suministro de combustibles fósiles han subrayado los beneficios de seguridad energética de la electricidad renovable generada internamente, lo que ha llevado a muchos países a fortalecer las políticas de apoyo a las energías renovables”.

De acuerdo con el mismo reporte, la expansión de la capacidad renovable en los próximos cinco años será mucho más rápida de lo que se proyectó en 2021.

Para el periodo 2022-2027 se prevé un crecimiento de las energías renovables de casi 2.400 GW, equivalente a toda la capacidad de energía instalada de China en la actualidad. Eso es una aceleración del 85 % con respecto a los cinco años anteriores y casi un 30% más que lo pronosticado en el informe ‘Renewables 2021’ (Renovables 2021) de la misma IEA. Se prevé que las energías renovables representen más del 90% de la expansión de la capacidad eléctrica mundial durante el período de pronóstico.

Se espera que para 2027 las fuentes renovables, principalmente solar y eólica, sean la mayor fuente de generación de electricidad en el mundo. En el caso particular de la energía solar fotovoltaica, las proyecciones de la IEA señalan que entre 2026 y 2027 superará al carbón y el gas natural, en términos de participación en la generación global de energía, entre otras, por ser la opción menos costosa para la generación de electricidad, aún cuando en la actualidad las inversiones en este tipo de fuentes son elevadas.

La transición energética debe ser justa para garantizar que todas las personas tengan acceso a una fuente de energía limpia y sostenible, independientemente de su situación socioeconómica.

Si no se tiene en cuenta la justicia, es posible que ciertos grupos de la sociedad, como los más pobres o los que viven en áreas rurales y que en su mayoría se concentran en países pobres o en vía de desarrollo, se queden atrás en la transición energética y se enfrenten a mayores desafíos económicos y ambientales.

En la lucha contra el cambio climático, el principal motor de la transición requiere la cooperación de todos los actores involucrados; sin embargo, la realidad global marca que unos tienen mayores posibilidades que otros, por lo que para los próximos años la integración multilateral será más crítica que nunca.

China domina las capacidades de fabricación de paneles solares, generadores eólicos, baterías para vehículos eléctricos, electrolizadores y bombas de calor.

El mercado de las tecnologías para energías limpias puede más que triplicarse de aquí a 2030 para representar 650.000 millones de dólares anuales, si los países de todo el mundo cumplen con sus compromisos en el terreno climático, según la Agencia Internacional de la Energía (AIE).

En un informe publicado a comienzos de 2023, la AIE también señala que en términos de empleos, se podría pasar de los 6 millones actuales en las energías limpias a casi 14 millones a comienzos de la próxima década.

El director ejecutivo de la agencia, Fatih Birol, destacó que “si se construyera todo lo anunciado hasta ahora, la inversión destinada a la fabricación de tecnologías de energía limpia proporcionaría dos tercios de lo que se necesitaría en un mundo globalizado para alcanzar cero emisiones netas”.

Pero la organización avisa también que los inversores están muy pendientes de las políticas puestas en marcha por los gobiernos, por si pueden obtener ventajas competitivas con un entorno propicio.

Y, de acuerdo con sus evaluaciones, el hecho es que sólo el 25 % de los proyectos anunciados en todo el mundo para la energía solar fotovoltaica se están construyendo o van a construirse de forma inminente.

En el caso de los proyectos de baterías para vehículos eléctricos, el porcentaje es del 35 % y en el de los electrolizadores únicamente del 10 %.

Por eso la agencia recuerda que “las políticas gubernamentales y la evolución del mercado pueden influir mucho en el destino final de esos proyectos”.

Riesgos en la cadena de suministro por China

Los autores del estudio prestan también atención a los riesgos a los que están sometidas las actuales cadenas de suministro de tecnologías de energías limpias, porque se da un alto grado de concentración en la extracción y procesamiento de recursos, así como en la fabricación.

Para ilustrarlo, señala que China domina las capacidades de fabricación de paneles solares, generadores eólicos, baterías para vehículos eléctricos, electrolizadores y bombas de calor.

Y precisa que los tres primeros países productores de cada una de esas tecnologías (entre los que está China) concentran el 70 % de la capacidad de fabricación.

También se da un alto grado de concentración en los minerales necesarios para dichas tecnologías. Un buen ejemplo es que la República Democrática del Congo produce más del 70 % del cobalto mundial y solo tres países (Australia, Chile y China) suponen más del 90 % de la producción mundial del litio necesario para las baterías de vehículos eléctricos.

Birol subraya que el mundo saldría beneficiado de “unas cadenas de suministro de tecnologías limpias más diversificadas” y se refiere a la experiencia de lo que está pasando con la dependencia europea del gas ruso.

“Cuando se depende demasiado de una empresa, de un país o de una ruta comercial -argumenta el director ejecutivo- se corre el riesgo de pagar un precio alto en caso de interrupción”.

TOMADO DE: elperiodicodelaenergia.com

Una de las energías alternativas que más desarrollo ha tenido en el mundo es la eólica, tanto en tierra como en el mar. Se estima que a mediados de 2023 esta fuente cruzará el umbral de 1 millón de Megavatios de potencia instalados, por eso se libra una verdadera batalla por tener los aerogeneradores más potentes, eficientes y resistentes.

Según el World Forum Offshore Wind, la capacidad eólica marina mundial se cuadruplicó en el primer semestre de 2022 alcanzando los 6,8 Gigavatios (GW), liderando China el mercado con 5,1 GW. Así, la capacidad eólica marina acumulada mundial alcanzó los 54,9 GW a finales de junio de 2022.

En general, 33 nuevos parques eólicos marinos entraron en funcionamiento en todo el mundo durante la primera mitad de 2022, de los cuales 25 se instalaron en China, 5 en Vietnam, 1 en el Reino Unido, 1 en Corea del Sur y 1 en Italia.

China amplió su posición como el mercado eólico marino más grande del mundo con 24,9 GW de capacidad instalada, más que la suma de Reino Unido (13,6 GW), Alemania (7,7 GW) y los Países Bajos (3 GW). Esto significa que el 45 % de la capacidad eólica marina total del mundo ahora está instalada en China.

No es raro que el gigante asiático esté liderando el mercado de la eólica, pues dos de sus empresas disputan el privilegio de tener los aerogeneradores más potentes del mundo, una verdadera carrera global por la potencia.

Efectivamente, la empresa china MingYang se anuncia como la poseedora del aerogenerador onshore más potente del mundo: El modelo MySE 8.5-216, con una capacidad de 8,5 MW, que puede generar 200.000 kWh cada día.

De acuerdo con la firma, tanto el MySE 8.5-216 como los modelos MySE 7.15-216 lanzados en 2022 están diseñados y optimizados para su uso en entornos desérticos con arena y frío.

Por su parte, Vestas, con 40 años de experiencia y más de 160 GW de capacidad de aerogeneradores instalados en el mundo, tiene en el modelo V172-7.2 MW su mayor potencia en tierra, con clasificaciones flexibles de 6,5 MW, 6,8 MW y 7,2 MW, aplicables en climas fríos y cálidos.

Mientras la alemana Siemens Gamesa, con 35 años de experiencia y presente en cerca de 90 países, ofrece una amplia gama de aerogeneradores onshore para todo tipo de vientos y emplazamientos.

El modelo más potente de la plataforma onshore de Siemens Gamesa es el aerogenerador SG 6.6-170, con 6,6 MW de potencia.

La batalla marina

Pero la gran batalla por la potencia está en el mar, donde se está dando un crecimiento exponencial y se puede instalar una mayor capacidad de generación.

La compañía China State Shipbuilding Corporation (CSSC) anunció, apenas despuntando el 2023, el desarrollo de la mayor turbina eólica del mundo. La bautizada como H260-18MW que, como su nombre indica, es un monstruo de nada menos que 18 MW de potencia. 

También lanzó las que serán las mayores palas de todo el mercado, con un rotor de 260 metros y un área de barrido de 53.000 metros cuadrados, la misma área que abarcarían siete campos de fútbol.

En el comunicado, la firma asegura que dicha turbina contará con palas SuperBlade+ de 128 metros con control de inclinación y que podrá generar en máxima potencia hasta 44,8 kilovatios por hora de electricidad por revolución. Una sola unidad podrá generar más de 74 GWh, pudiendo abarcar el consumo anual de hasta 40.000 hogares.

Le sigue el también fabricante chino MingYang, que lanzó en 2022 una turbina eólica marina de 16MW con un rotor de 242 metros. La MySE 16.0-242 está diseñada para sitios con vientos fuertes, incluido el IEC TC de clase tifón, y cuenta con palas de 118 metros de largo que brindan 46.000 metros cuadrados de área barrida.

MingYang tiene prevista la instalación del prototipo MySE 16.0-242 en la primera mitad de 2023 y la producción comercial en la primera mitad de 2024.

La empresa señaló que “el peso de la góndola de la MySE 16.0-242 es bajo, menos de 37 toneladas por megavatio. En comparación con una góndola más pesada, su modesta masa de cabeza permite un uso más eficiente de la construcción de la torre y los cimientos, lo que resulta en menos materiales y logística”.

Una sola turbina MySE 16.0-242 puede generar 80.000 MWh de electricidad cada año, suficiente para alimentar a más de 30.000 hogares. En comparación con el modelo de turbina anterior, el MySE 11.0-203, produce un 45% más de energía.

Por su parte, Vestas, pese a ser el pionero mundial de la eólica offshore con el parque Tunø Knob, en la bahía de Aarhus, Dinamarca, puesto en servicio en 1995 con 10 turbinas cada una de ellas de 500 kW, aún en funcionamiento, tiene ahora su modelo más potente de 15 MW: El V236-15.0 MW, diseñado para entornos marinos de todo el mundo, con palas de barrido de 115,5 metros. 

Finalmente, le sigue en potencia el aerogenerador de Siemens SG 14-222 DD, con una capacidad de hasta 15 megavatios con Power Boost.

Así, con las nuevas demandas del mundo por una energía limpia y segura, las grandes firmas están librando una verdadera batalla marina por conquistar la potencia de la generación offshore.

Luego de la crisis energética, especialmente en Europa, generada por la invasión de Rusia a Ucrania, tal vez la noticia energética más destacada de 2022 fue el hito alcanzado por los Estados Unidos en el desarrollo de la fusión nuclear.

Alguna vez el físico británico Stephen Hawking dijo que la tecnología más prometedora para la humanidad era la fusión nuclear. Y no se equivocó. Este proceso, considerado el santo grial de la industria energética, tiene el potencial de generar energía limpia y casi eterna.

Para tener una idea de su enorme potencial, una sola hora de luz solar tiene el poder suficiente para abastecer de energía a la Tierra por un año entero. ¿Por qué es tan poderosa la luz del Sol? Porque surge de la fusión nuclear.

«La fusión nuclear sería una fuente de energía práctica que nos daría una cantidad inagotable de energía, sin contaminar ni generar calentamiento global», señaló Hawking en una entrevista con la BBC a finales de 2016, un par de años antes de fallecer.

A diferencia de la energía nuclear tradicional, que se genera separando átomos, proceso que se conoce como fisión, la nueva fuente energética se crea uniendo, fusionando, los átomos.

El profesor Moisés Wasserman explica en téminos sencillos en qué consiste la fusión nuclear: “Los núcleos de los átomos están compuestos de neutrones y protones cuya masa aproximada es uno. Casi todos los átomos de hidrógeno tienen solo un protón; por tanto, una masa de uno. Hay dos formas atípicas de hidrógeno, sus isótopos. Uno, el deuterio, tiene una masa de dos, y el otro, el tritio, de tres. Si se fusionan, dan un átomo de helio con masa de cuatro y liberan un neutrón.

“Pero la masa del núcleo de helio es ligeramente inferior a la suma de las que lo originaron. Esa masa no se pierde, se transforma en energía según la famosa ecuación de Einstein E = mc². Es una masa pequeñísima, pero c² es un número muy grande: un 9 seguido de 16 ceros. Entonces, si se fusionan muchos átomos, la cantidad de energía producida es formidable.

“Eso se había demostrado con las bombas termonucleares o bombas de hidrógeno. La más pequeña liberó, en su explosión, una energía equivalente a 4.000 veces la de la bomba de Hiroshima. El problema es cómo liberar esa energía en forma controlada.”

La idea, pues, de la fusión nuclear es reproducir la energía que genera el Sol. Por eso hay cerca de treinta proyectos alrededor del mundo en la carrera por lograr esa meta.

Algunos expertos creen que el proyecto que más posibilidades tiene es el llamado Reactor Experimental Termonuclear Internacional (ITER, por su sigla en inglés), que se construye en Cadarache, sur de Francia, con un presupuesto de US$23.000 millones. Treinta y cinco países colaboran en este experimento científico, que se inició hace más de tres décadas. Los responsables de ITER estiman tener listo un reactor a gran escala para 2050.

El problema

Pero todos los proyectos se enfrentan con el mismo problema: ¿cómo generar más energía de la que se gasta en el proceso?

La fusión se basa en calentar la materia a temperaturas muy altas, que superan los cientos de millones de grados. En ese estado, la materia se llama plasma. A diferencia del Sol, la Tierra no tiene las condiciones para mantener ese plasma caliente. Para lograrlo, se debe aislar el plasma de otras materias. Para ello, se utilizan unas cámaras especiales en forma de anillo llamadas tokamak. El problema es que esas cámaras consumen más energía de la que logran producir.

Por eso, a finales de 2022 fue noticia mundial que científicos de los Estados Unidos lograron producir más energía de la que se gastó en un experimento de fusión, el cual tuvo lugar en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) en California.

Y, aunque satisfechos, los científicos dicen que todavía queda mucho camino por recorrer antes de que la fusión alimente a los hogares con electricidad.

El reto: temperatura y presión

Para conseguir la fusión nuclear, uno de los desafíos es que mantener los elementos juntos requiere grandes cantidades de temperatura y presión.

En el experimento del LLNL, los científicos pusieron una pequeña cantidad de hidrógeno en una cápsula del tamaño de un grano de pimienta. Luego usaron un potente láser de 192 rayos para calentar y comprimir el combustible de hidrógeno.

El láser es tan fuerte que puede calentar la cápsula a 100 millones de grados Celsius, más caliente que el centro del Sol, y comprimirla a más de 100.000 millones de veces la atmósfera de la Tierra.

Bajo estas fuerzas, la cápsula comienza a implosionar sobre sí misma, obligando a los átomos de hidrógeno a fusionarse y liberar energía.

Al anunciar el resultado, el jefe adjunto de programas de defensa en la Administración Nacional de Seguridad Nuclear de EEUU, Marvin Adams, dijo que los láseres del laboratorio habían ingresado 2,05 megajulios (MJ) de energía al objetivo, que luego había producido 3,15 MJ de salida de energía de fusión.

Por su lado, Jeremy P. Chittenden, profesor de física del plasma y codirector del Centro de Estudios de Fusión Inercial del Imperial College de Londres, lo calificó como «un verdadero momento decisivo que demuestra que «el ‘santo grial’ de la fusión puede lograrse».

Sobre la pregunta de cuánto tiempo pasará antes de que podamos ver el uso de la fusión en las centrales eléctricas, el director del LLNL, Kim Budil, dijo que todavía hay obstáculos importantes.

«Con esfuerzos e inversiones concertados, unas pocas décadas de investigación sobre las tecnologías subyacentes podrían poner en condiciones de construir una central eléctrica», precisó.

Uno de los principales obstáculos de la fusión nuclear es reducir los costos y aumentar la producción de energía. Pero una vez se logre, la historia de la Humanidad se partirá en dos, a partir de ese momento se podrá generar energía limpia y de forma casi ilimitada.