Petrocalipsis

¿Es posible un futuro 100% renovable?

La transición hacia un sistema energético 100% renovable es una meta ambiciosa y crucial en la lucha contra el cambio climático. Con su abundante sol y viento, España tiene un potencial significativo para alcanzar este objetivo. Este análisis explora la viabilidad técnica y económica, tanto para la generación eléctrica como térmica, para un sistema alejado de los combustibles fósiles. Revisaremos la historia y el estado actual del sistema energético, evaluaremos críticamente las posibilidades y desafíos asociados, y consideraremos las dificultades que podrían impedir una transición completa, haciendo referencia a la escasez de materiales críticos y las limitaciones tecnológicas.

Historia y Estado Actual

España ha recorrido un largo camino en su transformación energética. En la década de 1990, el mix energético del país dependía en gran medida de fuentes no renovables como el carbón, el petróleo y la energía nuclear. Sin embargo, a partir de los años 2000, impulsado por políticas públicas favorables y avances tecnológicos, España comenzó a diversificar su matriz energética hacia fuentes más sostenibles.

Según datos de Red Eléctrica de España (REE), en 2005 las energías renovables representaban solo el 20% de la generación eléctrica. Este porcentaje aumentó significativamente con la introducción de la tarifa regulada para energías renovables y las primas para la energía eólica y solar. Para 2020, las energías renovables ya representaban aproximadamente el 44% de la generación eléctrica, con la energía eólica y la solar fotovoltaica como principales contribuyentes.

En 2023, la capacidad instalada de energía renovable en España alcanzó nuevos máximos. La energía eólica representa 28 GW de capacidad instalada y la solar fotovoltaica 13 GW. Otras tecnologías renovables como la solar térmica (2,3 GW) y la biomasa (1 GW) también contribuyen significativamente al mix energético.

El gobierno español ha establecido objetivos ambiciosos bajo la Ley de Cambio Climático y Transición Energética de 2021, que incluye la generación del 74% de electricidad a partir de fuentes renovables para 2030 y la neutralidad en carbono para 2050. Estos objetivos son respaldados por la Estrategia de Almacenamiento Energético, que prevé alcanzar 20 GW de capacidad de almacenamiento para 2030, incluyendo baterías, hidrógeno verde y almacenamiento térmico.

Viabilidad Técnica y Económica

Para lograr un sistema eléctrico 100% renovable, España necesitará una expansión masiva de tecnologías eólicas y solares. La Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA) proyecta que, para alcanzar esta meta, España debe incrementar su capacidad instalada de energía eólica a 50 GW y la de solar fotovoltaica a 75 GW para 2050. Estas cifras se basan en proyecciones de crecimiento de la demanda y la necesidad de reemplazar tecnologías convencionales.

La energía eólica y solar tienen características de generación complementarias. La energía eólica produce más en invierno y durante la noche, mientras que la solar fotovoltaica genera durante las horas diurnas y es más efectiva en verano. Esta complementariedad puede reducir la necesidad de almacenamiento y mejora la estabilidad de la red.

La generación térmica renovable es más desafiante debido a la actual dependencia de combustibles fósiles para calefacción y procesos industriales. Las tecnologías como la biomasa, la geotermia y las bombas de calor presentan soluciones viables. Según el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), la biomasa podría cubrir hasta el 30% de la demanda térmica renovable, mientras que las bombas de calor y la geotermia podrían aportar el 20% adicional. La integración de estas tecnologías requiere una inversión significativa en infraestructuras y la adaptación de sistemas existentes.

La expansión masiva de tecnologías renovables implica un mayor consumo de materiales críticos como el litio, cobalto y tierras raras, esenciales para baterías y otros componentes electrónicos. La Unión Europea ha identificado estos materiales como críticos debido a su suministro limitado y la concentración de su producción en pocos países. Diversificación de fuentes, reciclaje y desarrollo de alternativas tecnológicas son estrategias necesarias para mitigar estos riesgos. Ampliamos este apartado en nuestro blog de marzo, y en la entrevista a Guillermo Mínguez del mismo mes.

Un informe del Banco Mundial (2020) advierte que la demanda de estos materiales podría aumentar en un 500% para 2050 debido a la transición hacia energías limpias. La criticidad de estos materiales puede limitar la capacidad de expansión de las energías renovables y debe ser gestionada con políticas y estrategias robustas.

Además, esta transición hacia un sistema totalmente renovable requerirá una inversión acumulada significativa. Según IRENA, la inversión necesaria hasta 2050 podría alcanzar los 300.000 millones de euros solo para España. Esta cifra incluye la instalación de nuevas capacidades de generación, desarrollo de infraestructuras de almacenamiento, redes inteligentes y mejoras en eficiencia energética.

En términos de espacio físico, las plantas solares y eólicas requieren grandes áreas, y su implementación debe equilibrarse con otras necesidades de uso del suelo. La llamada agrovoltaica, o el uso de espacios ganaderos y eólicos, son necesarios para reducir la necesidad de cambio de uso de suelo. La integración de tecnologías renovables en edificios y áreas urbanas, como techos solares y microrredes en polígonos industriales, puede ayudar a optimizar el uso del espacio disponible.

Implementación de Autoconsumo y microrredes

El autoconsumo residencial e industrial es crucial en la transición energética. Según IDAE, se espera que el autoconsumo crezca exponencialmente, alcanzando hasta 15 GW de capacidad instalada para 2030. Las microrredes en polígonos industriales pueden mejorar la resiliencia y eficiencia del sistema eléctrico, permitiendo un mayor control local de la generación y el consumo de energía. Estas soluciones descentralizadas no solo aumentan la seguridad energética, sino que también reducen la dependencia de la red nacional y permiten una mayor integración de energías renovables. Un estudio de la Universidad Politécnica de Madrid (2021) estima que la implementación de microrredes podría reducir las pérdidas de transmisión y distribución en un 10%, mejorando la eficiencia general del sistema eléctrico.

Rol del Hidrógeno

El hidrógeno verde, producido a partir de fuentes renovables, es una solución prometedora para sectores difíciles de electrificar, como el transporte pesado y ciertas industrias. El plan nacional de hidrógeno de España, presentado en 2020, prevé la instalación de 4 GW de capacidad de electrólisis para 2030. La integración del hidrógeno en la matriz energética puede proporcionar almacenamiento estacional y flexibilidad, complementando otras fuentes renovables.

Según el Hydrogen Council, el hidrógeno podría cubrir hasta el 18% de la demanda energética global para 2050, destacando su potencial en la transición energética. El hidrógeno verde también puede ser utilizado para la producción de amoníaco y metanol, productos esenciales para la industria química y fertilizantes.

Desafíos y Posibilidades de No Alcanzar el Objetivo

Escasez de Materiales y Tecnologías

Antonio Turiel, en su análisis sobre la transición energética, destaca la escasez de materiales críticos como un obstáculo significativo. La dependencia de materiales como el litio, el cobalto y las tierras raras para la fabricación de baterías y otros componentes electrónicos es una limitación considerable. Además, la concentración geográfica de la producción de estos materiales aumenta la vulnerabilidad del suministro.

Limitaciones Tecnológicas

La intermitencia de las fuentes renovables, como la solar y la eólica, requiere soluciones avanzadas de almacenamiento y gestión de la energía. La capacidad actual de almacenamiento mediante baterías y otras tecnologías es insuficiente para garantizar un suministro continuo y fiable. Además, el desarrollo de tecnologías de potencia y control, como los sistemas SCADA, es crucial para la integración eficiente de energías renovables en la red.

El almacenamiento a gran escala, como las baterías de iones de litio y las soluciones de almacenamiento por bombeo, presentan desafíos técnicos y económicos. Según un informe del Instituto Fraunhofer (2022), se necesitarían al menos 40 GWh de capacidad de almacenamiento para garantizar la estabilidad del sistema eléctrico español en un escenario 100% renovable.

Inversión y Plazos Temporales

La inversión necesaria para la transición energética es considerable. Además, los plazos para alcanzar los objetivos de un sistema 100% renovable son ambiciosos. Según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), las inversiones en energías renovables deben triplicarse en la próxima década para cumplir con los objetivos climáticos globales. En España, la implementación de proyectos renovables enfrenta desafíos regulatorios, burocráticos y de aceptación social, lo que puede retrasar significativamente los plazos.

Espacio Físico

La disponibilidad de espacio para instalaciones renovables también es un desafío. Las plantas solares y eólicas requieren grandes áreas, y su implementación debe ser compatible con otras necesidades de uso del suelo, como la agricultura y la conservación de la biodiversidad. La competencia por el uso del suelo puede limitar la expansión de estas tecnologías.

Un estudio del Instituto de Diversificación y Ahorro de Energía (IDAE, 2021) muestra que para instalar 75 GW de energía solar fotovoltaica, se necesitarían aproximadamente 150.000 hectáreas, lo cual representa desafíos significativos en términos de planificación y uso del suelo.

Conclusión

La posibilidad de un futuro 100% renovable es posible, pero para llegar a esa independencia total y debido a nuestra dependencia de los combustibles fósiles actuales , enfrentamos una serie de retos técnicos y de desarrollo de infraestructuras y grandes cambios de paradigmas actuales (consumo y eficiencia actuales, deslocalización vs centralización de las redes, implantación de mejoras tecnológicas continuas).

No existe una solución, sino la sinergia coordinada de distintas tecnologías de generación, almacenamiento, exploración y explotación de vectores energéticos como el H2, y lo más importante, un convencimiento como sociedad que nos permita llegar a un futuro NET ZERO, pasando desde un decrecimiento en nuestro consumo, a una mejora de los procesos de consumo energético a través de la eficiencia, y un mayor aumento de estrategias de descentralización como el autoconsumo compartido o las comunidades energéticas. El mantra, como resumen, es piensa global, actúa local.