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Estados Unidos obtiene alrededor del 40 por ciento de su electricidad de fuentes libres de carbono, incluidas las energías renovables y la energía nuclear, y los investigadores tienen una idea bastante clara de cómo llegar de manera rentable a alrededor del 90 por ciento.
¿Pero ese último 10 por ciento? Se vuelve caro y hay poco acuerdo sobre cómo hacerlo.
Un nuevo artículo en la revista Joule identifica seis enfoques para lograr ese último 10 por ciento, incluida la dependencia de la energía eólica y solar, el desarrollo de la energía nuclear y el desarrollo del almacenamiento de energía a largo plazo utilizando hidrógeno.
No se trata de que un camino triunfe sobre los demás, dijo Trieu Mai, autor principal del artículo e investigador principal de energía del Laboratorio Nacional de Energía Renovable en Golden, Colorado.
“Un sistema de energía 100 por ciento libre de carbono requerirá una cartera de recursos”, dijo. “Pero se necesita humildad para aceptar que no sabemos cuál será la combinación óptima para resolver el último 10 por ciento”.
El punto más importante, dijo, es que los investigadores y la industria deben trabajar ahora para descubrir qué tecnologías son las más viables para cumplir con el objetivo, establecido por la administración Biden, de llegar a cero emisiones netas en el sector eléctrico para 2035.
Aquí están las seis opciones del documento, junto con lo que veo como sus ventajas y desventajas:
- Energía eólica y solar con almacenamiento de energía a corto plazo y una expansión de las líneas eléctricas interestatales. Ventajas: Bajos costos y la tecnología ya está disponible. Desventajas: para estar disponible las 24 horas, la energía eólica y solar deben trabajar junto con los sistemas de almacenamiento de energía, por lo que este es un paquete. Además, el país necesitará una gran expansión de las líneas eléctricas interestatales para generar energía eólica y solar, una perspectiva que es costosa y políticamente tensa. Y el crecimiento de la energía eólica y solar requiere mucho terreno abierto, lo que ha generado conflictos a nivel local en las comunidades que no quieren albergar los proyectos.
- Otras energías renovables, incluidas la geotérmica, la hidroeléctrica y la biomasa. Ventajas: las tecnologías ya están disponibles y pueden funcionar las 24 horas. Contras: costos relativamente altos. La energía geotérmica tiene límites en cuanto a dónde se puede construir. La energía hidroeléctrica es vulnerable a la caída de los niveles del agua, y la construcción de nuevas centrales hidroeléctricas podría ser un peligro para los ecosistemas. La biomasa, que incluye las centrales eléctricas que queman madera, es controvertida debido a la pérdida de árboles y al desacuerdo sobre si debe considerarse una fuente de energía libre de carbono.
- Nuclear, junto con los combustibles fósiles y la captura de carbono. Ventajas: la energía nuclear es una parte vital de la combinación actual de electricidad libre de carbono, lo que muestra cómo la tecnología podría usarse en una red futura. Las plantas de combustibles fósiles, si pudieran modernizarse con tecnología de captura de carbono, serían muy adecuadas para proporcionar la máxima potencia. Ambos pueden operar durante todo el día. Desventajas: la energía nuclear es costosa y tiene mucho equipaje en términos de seguridad. En cuanto a la captura de carbono, la tecnología no se ha implementado con éxito a gran escala y algunos analistas la han descartado como demasiado cara e ineficiente. (El informe de NREL colocó estos dos recursos en la misma categoría debido a algunos rasgos comunes, incluida la capacidad de 24 horas al día, 7 días a la semana, costos iniciales altos y costos operativos medios).
- Almacenamiento de energía de larga duración mediante hidrógeno. Ventajas: la idea es que las empresas de energía utilicen energía renovable para producir hidrógeno a partir del agua, y luego el hidrógeno podría almacenarse en vastas cavernas. En tiempos de alta demanda de electricidad, el hidrógeno podría liberarse y quemarse para alimentar una turbina de gas o una celda de combustible. Si esto pudiera hacerse lo suficientemente barato y almacenarse en cantidades suficientemente grandes, es una oportunidad para replicar el papel de las centrales eléctricas de gas natural en la red actual. Contras: de los seis, este puede ser el que está más lejos de estar listo para el mercado, por lo que hablar de sus ventajas y desventajas implica mucha especulación.
- Eliminación de dióxido de carbono. Ventajas: Esto cubre una variedad de enfoques para eliminar el carbono del medio ambiente, incluida la captura directa de aire y la plantación de árboles. Si bien esto no termina siendo una parte importante de la reducción de emisiones en el sector eléctrico, podría ser esencial en otros sectores, como la industria pesada, que son más difíciles de descarbonizar. Desventajas: algunas tecnologías de eliminación de carbono son caras en comparación con otras opciones, y no está claro si funcionarían en la escala necesaria.
- Reducción de la demanda de electricidad. Ventajas: Bajos costos. Como les gusta decir a los defensores de la conservación de la energía, es mucho más barato conservar un kilovatio-hora que generar uno. Contras: las medidas de conservación de energía, que incluyen una gama de programas y tecnologías, pueden ser complicadas de implementar y requieren la aceptación de los legisladores y los consumidores.