Más sobre cómo potenciar las fuentes renovables de energía de bajo costo para reducir las tarifas eléctricas

En mi columna anterior titulada “Tecnologías complementarias que potencian las energías renovables de bajo costo” señalé algunos aspectos de las tecnologías complementarias claves cuya reducción continua de los costos está permitiendo potenciar el aprovechamiento de las energías renovables de bajo costo cuyos costos continúan bajando permanentemente. En esta columna se profundizan otros aspectos.

La energía solar y la eólica son actualmente las dos fuentes renovables de energía que más rápido están creciendo en el mundo para generar electricidad, porque los continuos adelantos tecnológicos están provocando una reducción significativa y permanente de sus costos.

Pero su aprovechamiento pleno y creciente requiere de acciones complementarias de bajo costo para enfrentar la alta variabilidad e intermitencia que tienen propia de su naturaleza misma.

Un estudio realizado para la National Bureau of Economic Research (NBER) de los EE.UU. señaló lo siguiente:

• “Las fuentes de energía renovables, como la eólica y la solar, son hoy en día las opciones más competitivas en costos pero son intermitentes”.
• “La expansión de las energías renovables en los sistemas eléctricos implica una alta variabilidad de la oferta energética”, razón por la cual se deben tomar acciones complementarias que permitan potenciar su aprovechamiento.

Si bien estas dos fuentes renovables de energía son hoy en día las más competitivas en el mundo y sus costos continúan bajando conforme se aceleran los adelantos tecnológicos, el aumento de su aprovechamiento en los sistemas eléctricos debe solventar la problemática de la variabilidad y la intermitencia en su generación con opciones de respaldo energético de bajo costo y de costos bajos decrecientes.

Si no se dispone de estas opciones de respaldo de bajo costo, no se potenciarían las ventajas competitivas que tienen la energía solar y la eólica. No se potenciarían tampoco las oportunidades de pleno aprovechamiento del gran potencial de crecimiento y de reducción de las tarifas eléctricas que estas fuentes de energía tienen.

El almacenamiento de electricidad (con baterías) y el gas natural (como fuente de energía firme en el sistema de generación eléctrica) se han convertido en dos pilares complementarios de costos decrecientes que están potenciando el desarrollo de las energías renovables de costos también decrecientes (solar y eólica), ya que no tienen ninguna variabilidad y ni intermitencia.

Los continuos adelantos tecnológicos que, entre cosas están reduciendo significativamente los costos de la electricidad en el mundo, también están reduciendo los costos del almacenamiento de electricidad con baterías y la generación de energía firme de respaldo con gas natural, la cual, por su naturaleza misma, la energía está disponible todo el tiempo y sin ninguna restricción en cualquier momento y durante todo el año.

1. Almacenamiento de electricidad con baterías

El almacenamiento de electricidad de bajo costo con baterías alta capacidad y alta duración se ha convertido en uno de los grandes retos tecnológicos de este siglo.

Un reportaje de CNBC del mes pasado titulado “The battery decade: How energy storage could revolutionize industries in the next 10 years”:

• “Durante la última década, el aumento en la producción de baterías de iones de litio ha llevado a una disminución del 85% en los precios, haciendo que los vehículos eléctricos y el almacenamiento de energía sean comercialmente viables por primera vez en la historia”.
• “Qué diferencia puede hacer una década. En el 2010, las baterías alimentaban nuestros teléfonos y computadoras. A finales de la década, también están comenzando a alimentar nuestros automóviles y casas”.
• “Se espera que (las baterías) jueguen un papel más importante en la próxima década”.
• “La energía solar y la eólica están jugando un papel más importante en la generación de energía”.
• “UBS estima que en la próxima década los costos de almacenamiento de energía caerán entre 66% y 80%, y que el mercado crecerá hasta $ 426 mil millones en todo el mundo”.
• “A lo largo del camino, ecosistemas enteros crecerán y se desarrollarán para soportar una nueva era de electricidad impulsada por las baterías, y los efectos se sentirán en toda la sociedad”.

Otro reciente artículo publicado por The Guardian titulado “Ion age: why the future will be battery powered” indica lo siguiente:

• “La naturaleza variable de la energía eólica y solar significa que el poder almacenar energía hasta que los consumidores la necesiten se convierta en el próximo gran desafío”.
• “Las instalaciones de baterías a gran escala están surgiendo en las redes eléctricas de todo el mundo para hacerlas más flexibles”.

Casi todas las baterías recargables que han estado impulsando la revolución eléctrica, y cuyos costos continúan bajando, también conocidas baterías Li-Ion (“lithium-ion batteries”), son de iones de litio.

Pero para lograr bajar aún más los costos y aumentar fuertemente la capacidad y la duración, los investigadores están trabajando fuertemente en el uso de nuevos materiales y nuevos diseños.

Un documento publicado por el World Economic Forum titulado “These new materials are powering the battery revolution”:

• “Las innovaciones de los investigadores en la ciencia de los materiales, que buscan mejorar las baterías de iones de litio, están allanando el camino para las baterías de mayor rendimiento”.
• “En su mayor parte, los avances en el almacenamiento de energía dependerán del desarrollo continuo de la ciencia de los materiales, que está empujando los límites del desempeño de los materiales de las baterías actuales y desarrollando estructuras y composiciones de baterías completamente diferentes”.

En el futuro, las baterías de bajo costo, alta capacidad y alta duración serán muy accesibles y potenciarán aún más el desarrollo de las energías renovables, particularmente la generación eléctrica con energía solar y energía eólica.

2. Respaldo energético firme a la energía solar y eólica con plantas de respaldo de gas natural

La fuente de energía predilecta de respaldo energético actualmente en el mundo para garantizar en todo momento el suministro eléctrico es el gas natural. Lo anterior por su bajo costo, sus bajas emisiones y su abundancia.

Lo anterior dado el aumento de las energías renovables en los sistemas eléctricos y la variabilidad e intermitencia inherente a las energías renovables de bajo costo (cuya producción depende totalmente del estado de la naturaleza en el momento en que deben generar electricidad).

En Costa Rica no se usa el gas natural para este fin, sino que se usan plantas térmicas que consumen los caros derivados de petróleo importados (búnker y diésel), lo cual conduce a altos costos y a altas emisiones.

Sobre el uso de estas plantas térmicas en el país, el ICE señala que “la generación con plantas térmicas (de búnker y diésel importados) es el recurso de respaldo que emplea el SEN (Sistema Eléctrico Nacional) cuando la producción de electricidad con fuentes renovables no es suficiente para atender la demanda eléctrica del país”.

A excepción de Costa Rica y algunos cuantos países subdesarrollados, en el mundo ya prácticamente no se usan plantas de búnker y diésel por sus altos costos y altas emisiones. Se usan plantas eléctricas de gas natural de bajo costo y bajas emisiones.

Un artículo publicado por el periódico The Washington Post, cuyo título traducido al español es “Resulta que la energía eólica y la solar tienen un amigo secreto: el gas natural”, analizó un estudio de la NBER (National Bureau of Economic Research de los EE.UU.) y señaló lo siguiente:

• “Debido a que estas fuentes de generación de electricidad son ‘intermitentes’ -la energía solar fluctúa con el clima y el ciclo diario y la eólica fluctúa con el viento- deben existir otros medios (en el sistema) que permitan continuar suministrando electricidad cuando éstas dejan de producir. Y cuanto más renovables se tenga, más grande será este problema”, el cual debe ser resuelto con medios complementarios de apoyo y de respaldo energético.
• “La solución a este problema... ha incluido... la instalación plantas de reacción rápida basadas en el gas natural, las cuales pueden producir rápidamente los faltantes cada vez que la generación con renovables disminuye (o deja de generar)”.
• “Los investigadores... encontraron en este estudio una relación sorprendentemente estrecha entre las energías renovables por un lado y el gas natural por el otro”.
• “Este estudio llama la atención sobre el hecho de que las energías renovables y las tecnologías de reacción rápida basadas en el gas natural son altamente complementarias y que deben ser instaladas conjuntamente para cumplir con los objetivos de reducir las emisiones y asegurar un suministro estable”.
• “Esto permite responder rápidamente a las fluctuaciones de la demanda de la red e integrar las energías renovables según sea necesario”.
• “El estudio también refuerza el concepto generalizado del gas natural como un ‘combustible puente’ que permite una transición hacia un mundo de más renovables, ya que es flexible y también contribuye con menos emisiones de dióxido de carbono”.
• “El estudio muestra la causalidad que ocurre con las plantas de gas natural que se agregan y que provocan que los proyectos de renovables sean más fáciles de integrar. Es un factor habilitador”.

Contrario a lo que está pasando en el mundo, en Costa Rica la política energética nacional ha limitado fuertemente el aprovechamiento de la energía solar y ha eliminado por decreto la posibilidad de desarrollar el potencial de gas natural nacional bajo costo y alta generación de recursos fiscales y divisas para cualquier uso.

Como lo he señalado en otras ocasiones, en Costa Rica la política energética ha descartado las dos principales opciones de reducción de los costos de la electricidad que están siendo utilizadas en el mundo:

• Energía solar. En el 2018, la participación de la energía solar en la matriz energética del subsector eléctrico fue del 0,09% y, de acuerdo con el Plan de Expansión de la Generación 2018-2034, en el 2027 la generación eléctrica con energía solar sería apenas del 0,2%.
• Gas natural, se ha impedido el desarrollo del potencial nacional de gas natural de bajo costo y de alta generación de recursos fiscales y de divisas vía decreto (Decreto N° 41578-MINAE del 2019) y se ha favorecido, consecuentemente, el uso del respaldo energético con búnker y diésel importados de alto costo y altas emisiones al ambiente.

También se ha impedido con ese decreto el desarrollo del potencial de gas natural nacional de bajo costo en sustitución de los caros derivados de petróleo importados para otros usos energéticos (en los sectores industrial, comercial, servicios y transporte) y para los usos no energéticos, como la producción de fertilizantes de bajo costo.

Mientras todo lo anterior ocurre en el mundo, los costos de la energía en el país continúan creciendo y el consumo nacional de los caros derivados de petróleo importados sigue creciendo aceleradamente y de manera más mucho más rápida que el consumo petrolero mundial y que las fuentes renovables nacionales, lo que provoca una continua y creciente petrolización del país que ya llegó al 62,8%, el nivel más alto en la historia del país.