Generación de electricidad

El desarrollo del sector de suministro eléctrico se caracteriza por un mercado de energía renovable en crecimiento dinámico y un aumento de la participación de la electricidad renovable. Esto compensará por el desmantelamiento programado de las centrales nucleares y reducirá el número de centrales eléctricas, alimentadas por combustibles fósiles, necesario para la estabilización de la red. Para el año 2050, el 70% de la electricidad producida en el mundo provendrá de fuentes de energía renovable. Las ‘nuevas’ energías renovables (principalmente la energía eólica, termosolar y FV) contribuirán en un 42% a la generación de electricidad. La siguiente estrategia abre el camino de un suministro de energía renovable futuro:

• Inicialmente se hará frente al desmantelamiento programado de las centrales nucleares y al aumento de la demanda de electricidad creando nuevas centrales térmicas de ciclo combinado de gas y electricidad

altamente eficientes y aumentando la capacidad de las turbinas eólicas y la biomasa. A largo plazo la energía eólica será la fuente de generación de electricidad más importante.

• La energía solar, la hidráulica y las biomasas contribuirán de manera importante a la generación de electricidad. Y, al ser fuentes de energía renovable no fluctuantes, la energía hidráulica y la termosolar, combinadas con un almacenamiento térmico eficiente, son elementos importantes en el mix final de generación.

• Para 2050 se producirá un crecimiento de la capacidad instalada de las tecnologías de energía renovable de la cifra actual de 800 GW a 7.100 GW. El aumento de nueve veces la capacidad de las renovables en los próximos 43 años requiere tanto el apoyo político como el uso de políticas bien diseñadas. Durante los próximos 20 años se producirá una considerable demanda de inversiones en nuevas instalaciones de producción. Dada la larga duración de los ciclos de inversión en el sector energético, se deben tomar ya las decisiones pertinentes para la reestructuración del sistema de suministro energético mundial.

La movilización equilibrada y puntual de todas las tecnologías es de gran importancia para lograr un crecimiento atractivo desde el punto de vista económico de las fuentes de energía renovable. Esta movilización depende de potenciales técnicos, de la reducción de costes y de la madurez tecnológica. En la Figura 22, se observa la evolución comparativa de las tecnologías renovables en el tiempo. Hasta 2020, la hidráulica y la eólica serán las principales contribuidoras a la creciente participación en el mercado de las renovables. Después de 2020, el crecimiento continuado de la energía eólica se verá complementado por el de la electricidad procedente de la biomasa, la energía fotovoltaica y termosolar (CSP).

proyección de la demanda global final de energía por sectores en el escenario de referencia y en el escenario de [r]evolución energética

Proyecciones de intensidad energética

Los beneficios en términos de eficiencia en el sector del suministro térmico son incluso mayores. Bajo el escenario de [r]energética, la demanda en el suministro térmico puede reducirse aún más (ver Figura 19). Comparado con el escenario de referencia, para 2050 se evitaría un consumo equivalente a 94.000 PJ/a gracias a los logros en materia de eficiencia. Como resultado de la renovación en materia energética de los edificios residenciales existentes y de la introducción de normativas de bajo consumo energético y ‘casas pasivas’ para los nuevos edificios, el disfrute de un confort y unos servicios energéticos equivalentes se verán acompañados por una demanda futura mucho menor.

En el sector transporte, que no se analiza a fondo en el presente estudio, bajo el escenario de [r]evolución energética se estima un incremento de la demanda energética de un cuarto hasta una cifra de 100.600 PJ/a para el año 2050, con un ahorro del 80% comparado con el escenario de referencia. Esta reducción puede lograrse con la implantación de varias medidas, como la introducción de vehículos altamente eficientes, el desvío del transporte terrestre de mercancías hacia el ferrocarril y la introducción de medidas en los patrones de comportamiento relacionados con la movilidad.

Proyección sobre el desarrollo de la población global

Desarrollo de la demanda energética mundial

Combinando las proyecciones sobre desarrollo de la población, el aumento del PIB y la intensidad energética, se pueden observar futuras vías de desarrollo de la demanda energética en el mundo. Estas conclusiones se reflejan en la Figura 17 para los escenarios de referencia y de [r]evolución energética. Bajo el escenario de referencia se observa un crecimiento de casi el doble de la demanda de energía total, de la cifra actual de 310.000 PJ/a hasta un total de 550.000 PJ/a para 2050. Por el contrario, en el escenario de [r]evolución energética, se observa un aumento mucho menor, del 14%, en el consumo actual para 2050, alcando una demanda del orden de 350.000 PJ/a.

Un aumento acelerado en eficiencia energética, un requisito crucial para lograr una cuota suficientemente alta de uso de fuentes renovables en el suministro de energía, tendrá un efecto beneficioso no sólo para el medio ambiente, sino también desde un punto de vista económico. Teniendo en cuenta el ciclo de vida total, en la mayoría de los casos, la implantación de medidas de eficiencia energética permite ahorrar dinero, comparado con el aumento de suministro energético. Por esta razón, una estrategia de eficiencia energética bien planificada ayudará a compensar, en parte por los costes adicionales requeridos durante la fase de introducción en el mercado de fuentes de energía renovable.

Bajo el escenario de [r]evolución energética se espera un aumento desproporcionado de la demanda de electricidad, siendo los hogares y servicios las principales fuentes de aumento de consumo (ver Figura 18).

Pero con la implantación de medidas de eficiencia puede evitarse un aumento aún mayor, alcanzándose una demanda de electricidad del orden de 26.000

TWh/a para el año 2050. Comparado con el escenario de referencia, las implantación de medidas de eficiencia permite evitar el uso de unos 13.000

TWh/a, una reducción de la demanda energética que puede lograrse en particular introduciendo dispositivos electrónicos altamente eficientes que empleen la mejor tecnología disponible en todos los sectores de demanda. El uso de arquitectura solar pasiva tanto en edificios residenciales como comerciales ayudará a disminuir la creciente demanda de refrigeración

proyecciones de intensidad energética

Un incremento de la actividad económica y un crecimiento de la población no tienen necesariamente que provocar un aumento equivalente de la demanda. Existe aún un gran potencial para explotar medidas de eficiencia en materia de energía. Bajo el escenario de referencia, asumimos que la intensidad energética

se reducirá a un ritmo anual de 1,3%, llevando a una reducción en la demanda final de energía por unidad de PIB del orden de un 45% entre 2003 y 2050. Bajo el escenario de [r]evolución energética se asume que el apoyo activo, tanto a nivel político como técnico, de medidas en materia de eficiencia energética llevará a una reducción de la intensidad energética de casi el 70%

Proyecciones de la evolución de la población

El escenario de referencia de la Agencia Internacional de la Energía (AIE), que utiliza las proyecciones de evolución de la población de Naciones Unidas, pronostica un aumento de la población mundial de los 6,3 mil millones de habitantes actuales a 8,9 mil millones para 2050. Este crecimiento continuado cargará una presión adicional en los recursos energéticos y el medio ambiente.

el escenario global de [r]evolución energética

El desarrollo de la demanda de energía global en el futuro viene determinado por tres factores claves:

• Desarrollo de la población: el número de personas que consumen energía o utilizan servicios energéticos.

• Desarrollo económico, para el cual el indicador más utilizado es el Producto 

Interior Bruto (PIB). En general, un incremento del PIB dispara la demanda energética.

• Intensidad energética: la cantidad de energía necesaria para producir una unidad de PIB.

Ambos escenarios, el de referencia y el de [r]evolución energética, se basan en las mismas proyecciones de desarrollo de la población y desarrollo económico, aunque el desarrollo futuro de la intensidad energética difiere entre ambos, teniendo en cuenta las medidas necesarias para incrementar la eficiencia energética bajo el escenario de [r]evolución energética.

Resultados del escenario de referencia y del escenario de [r]evolución energética

Evolución esperada de los costes de la generación de electricidad de combustible fósil y energía renovable

ALCOSGEL, el primer producto con enfoque de RSE en Bolivia

Alcosgel es el primer producto que se comercializa en Bolivia con un enfoque de Responsabilidad Social Empresarial (RSE). Suma los esfuerzos de dos industrias nacionales: Ingenio Azucarero Guabirá y Grupo ALCOS, y tiene como beneficiarios a miles de niños de Bolivia. Alcosgel, un alcohol en gel para la higienización de manos, es el resultado de una alianza estratégica entre dos empresas que forman parte del Consejo Empresarial para el Desarrollo Sostenible (CEDES-Bolivia), fundación empresarial que promueve el Programa Sembrando Salud, cuyo objetivo es mejorar la calidad de vida de los bolivianos elevando los niveles de nutrición, particularmente en la población infantil. En una primera etapa, Guabirá y ALCOS producirán tres millones de sachets mensuales de Alcosgel, además de otras presentaciones que serán comercializadas al público general, a nivel nacional. El producto en sachets valdrá 1,50 bolivianos. “Decidimos integrar acciones empresariales con responsabilidad social, a través de CEDES, para fortalecer un programa que reducirá los niveles de parasitosis y desnutrición infantil del país”, sostuvo Mariano Aguilera, presidente de Guabirá. “La aplicación continua de Alcosgel en las manos ayudará a prevenir la transmisión de enfermedades como la gripe AH1N1”, dijo Alberto Liendo, presidente del Grupo ALCOS.

Evolución esperada de los costes de generación de electricidad con combustibles fósiles y energías renovables

Desarrollo futuro de los costes de inversión

resumen de la evolución de los precios de las energías renovables

En la Figura 12 se resumen las tendencias en cuanto a costes para tecnologías de energía renovable según las curvas de aprendizaje respectivas. Se debe hacer notar que la reducción de costes esperada no es básicamente una función del tiempo, sino de la capacidad acumulativa, por lo que se hace necesario un desarrollo dinámico del mercado. La mayoría de las tecnologías podrán reducir, para el año 2020, sus costes específicos de inversiones entre un 30% y un 60% de los niveles actuales, y entre un 20% y un 50% una vez hayan logrado su completo desarrollo (después de 2040).

La reducción de costes de inversión para tecnologías de energía renovable lleva directamente a la reducción de los costes de generación de electricidad y calor, como se observa en la Figura 12. Los costes de generación actuales son del orden de 8 a 20 céntimos/kWh para las tecnologías más importantes, con la excepción de las fotovoltaicas. A largo plazo se espera que los costes se sitúen entre 4 y 10 céntimos/kWh. Estas estimaciones dependen de condiciones específicas de cada emplazamiento tales como el régimen de vientos local o la irradiación solar, de la disponibilidad de la biomasa a precios razonables o del crédito concedido para suministro térmico en el caso de generación combinada de calor y electricidad.

7. hidráulica

La energía hidráulica es una tecnología desarrollada utilizada desde hace tiempo para la generación económicamente viable de electricidad. Puede lograrse un potencial adicional principalmente modernizando y expandiendo los sistemas existentes. El potencial restante limitado de reducción de costes se verá probablemente mitigado por los problemas crecientes de desarrollo de emplazamientos y los crecientes requisitos medioambientales. Puede asumirse que para sistemas de pequeña escala, donde los costes de generación de electricidad son generalmente mayores, la necesidad de cumplir con requisitos ecológicos implicará unos costes proporcionalmente mayores que para sistemas grandes.

6. geotérmica

La energía geotérmica se utiliza desde hace tiempo en todo el generar calor, mientras que la generación de electricidad está limitada a unas cuantas instalaciones con unas condiciones geológicas específicas. Actualmente se necesita una mayor investigación y trabajos de desarrollo con el fin de acelerar su progreso, especialmente con la creación de grandes superficies subterráneas de intercambio térmico (tecnología de rocas secas calientes HDR) y se debe optimizar la mejora de las centrales de cogeneración con el proceso ORC (Organic Rankine Cycle – Ciclo orgánico Rankine) en proyectos futuros.

Dado que una parte importante de los costes de una central geotérmica provienen los trabajos de perforación en profundidad, pueden utilizarse los datos del sector petrolífero, donde se observan factores de aprendizaje de menos de 0,8. Asumiendo un crecimiento medio del mercado global de la capacidad geotérmica de un 9% anual hasta 2020, reducido al 4% a partir de 2030, se observaría un potencial de reducción de costes del 50% para 2050, con lo cual, a pesar de las cifras actuales tan altas (unos 20 cént/kWh),

a largo plazo se espera una disminución de los costes de producción de electricidad (dependiendo del precio del suministro térmico) a unos 6-10 cént/kWh. La energía geotérmica, al tratarse de un suministro no fluctuante, se considera el elemento clave en una estructura de suministro futuro basado en fuentes de energía renovablemundo para

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5. biomasa

El factor crucial para la economía en el uso de la biomasa es el coste de la materia prima principal, que hoy día va desde un coste negativo de los desechos de madera (sin contar el crédito para la eliminación de desechos) y el uso de materiales residuales baratos hasta las cosechas energéticas más costosas, con lo que resulta amplio el espectro resultante de costes de generación de energía. Una de las opciones más económicas es el uso de madera de desecho en unidades de cogeneración de calor y electricidad (PCCE) con plantas combinadas de calor y electricidad con turbina de vapor (CHP). Por otra parte, la gasificación de biocombustibles sólidos, que abre un amplio espectro de aplicaciones, es aún relativamente costosa. A largo plazo se espera obtener unos costes favorables de producción de electricidad utilizando madera gasificada en micro unidades PCCE (motores y celdas de combustible) y en centrales térmicas de gas y vapor. También existe un gran potencial para el uso de biomasa sólida para la generación de calor en centros térmicos pequeños y grandes vinculados a las redes térmicas locales. La conversión de cosechas en etanol y el ‘biodiesel’ elaborado a partir del RME (metil éster de semilla de colza) ha ganado importancia en los últimos años, por ejemplo en Brasil y en EEUU. También jugarán un papel cada vez más importante los procesos para obtener combustibles sintéticos a partir de gases biogénicos de síntesis.

En Latinoamérica, Europa y economías de transición existe un gran potencial para explotar las nuevas tecnologías en unidades estacionarias o en el sector transportes. Para dichas regiones se estima que, a largo plazo, el 60% del potencial de la biomasa provendrá de cultivos energéticos y, el resto, de residuos forestales, desechos de madera industriales y paja.

En otras regiones, como Oriente Medio, Surasia o China, el uso adicional de biomasa está restringido debido a una disponibilidad generalmente baja o a un uso tradicionalmente elevado. Para este último país en concreto, el empleo de tecnologías más eficientes mejorará la sostenibilidad en el uso actual de la biomasa.

4. energía eólica

En un corto periodo de tiempo, el desarrollo dinámico de la energía eólica ha contribuido al establecimiento de un potente mercado global. Las turbinas eólicas más grandes del mundo, varias de las cuales se encuentran en Alemania, tienen una capacidad de 6 MW, pero en años recientes se ha estancado el precio de nuevos sistemas en algunos países debido al gran nivel de demanda y a las considerables inversiones por parte de los fabricantes para desarrollar y lanzar al mercado nuevos sistemas. El resultado de ello es que los factores de aprendizaje observados para las turbinas eólicas construidas entre 1990 y 2000 en Alemania fueron de sólo 0,94. No obstante, dado que los desarrollos técnicos han llevado implícitos incrementos del rendimiento específico, los costes de generación de electricidad se reducirán aún más. Debido a la relativa falta de experiencia en el sector marino, se espera un mayor potencial de reducción en este sector, con una tasa de aprendizaje correspondientemente mayor.

Mientras que las expectativas reflejadas en Perspectivas Energéticas Mundiales 2004 de la AIE para el sector de la energía eólica son de un crecimiento de sólo 330 GW para 2030, en el World Energy Assessment de las Naciones Unidas se asume un nivel de saturación global del orden de 1.900

GW para la misma fecha. El informe Perspectivas Globales de la Eólica

(2006)11 prevé una capacidad global de hasta 3.000 GW para 2050. Así, se obtiene una curva de aprendizaje para turbinas eólicas combinando los factores de aprendizaje observados con unas estimaciones de alto crecimiento del mercado, orientadas hacia el Perspectivas Globales de la Eólica, que indica una reducción de los precios de las turbinas eólicas de un 40% hasta 2050.

3. colectores termosolares para calentamiento y enfriamiento

Los pequeños sistemas colectores termosolares para calentamiento de agua y calentamiento auxiliar son ya una realidad y se utilizan para una extensa variedad de aplicaciones. Por otra parte, los depósitos térmicos estacionales de gran tamaño capaces de almacenar calor en el verano hasta que se necesite en invierno se encuentran sólo como plantas piloto. Sólo con sistemas calefactores locales con almacenamiento estacional sería posible incorporar grandes cantidades de energía solar al mercado de calentamiento a baja temperatura. Serán factores cruciales para su lanzamiento en el mercado unos bajos costes de almacenamiento y un rendimiento térmico adecuado.

Los datos para el mercado europeo de colectores muestran un factor de aprendizaje de casi 0,90 para colectores solares, que indica la presencia de un sistema relativamente bien desarrollado desde un punto de vista tecnológico, mientras que se espera que a largo plazo la construcción de depósitos térmicos estacionales experimente una reducción de costes de más del 70%. Dependiendo de la configuración del sistema, a largo plazo será posible obtener unos costes en termosolar de entre 4 y 7 céntimos/kWhtérmicos.

2. plantas de energía solar térmica de concentración (CSP)

Las plantas termosolares ‘de concentración’ sólo pueden utilizar luz solar directa, por lo que dependen de emplazamientos donde haya una alta radiación. Por ejemplo, el norte de África tiene un potencial técnico que excede con mucho la demanda local. Las diferentes tecnologías térmicas (parabólicas, torres y concentradores parabólicos) ofrecen buenas expectativas para un futuro desarrollo y reducciones de precios. Un objetivo importante es la creación de grandes reservas de energía térmica para aumentar el tiempo de funcionamiento de estos sistemas más allá del periodo solar.

Debido al número tan reducido de plantas de energía solar de concentración (CSP) construidas hasta la fecha, es difícil llegar a factores de aprendizaje fiables para este sector. En este informe se asume que el factor de aprendizaje de 0,88, derivado de los datos sobre las parabólicas con reflectores construidas en California, cambiará a 0,95 en el curso de su lanzamiento al mercado hasta 2030. Según predicciones del World Energy Assessment de la ONU, la generación de electricidad termosolar experimentará un crecimiento de mercado dinámico similar al de la industria eólica, pero con una demora de 20 años. Dependiendo del nivel de irradiación y del modo de operación, se esperan unos costes por generación de electricidad de 5-8 céntimos/kWh, lo cual presupone una rápida introducción en el mercado en los próximos años.

1. fotovoltaica (FV)

Aunque el mercado mundial de la energía fotovoltaica ha experimentado un crecimiento de un 40% anual durante los últimos años, su contribución a la generación de electricidad es aún muy pequeña. El trabajo de desarrollo se enfoca en la mejora de los módulos existentes y de los componentes del sistema y en el desarrollo de nuevos tipos de células en el sector de láminas delgadas y de nuevos materiales para células cristalinas. Se espera que la eficiencia de las células cristalinas comerciales mejore logrando entre un 15 y un 20% durante los próximos años, y que el sector de células de láminas delgadas sea comercialmente viable ya que utiliza menos materias primas.

El factor de aprendizaje para módulos FV ha sido relativamente constante durante un periodo de 30 años, alrededor de 0,8, lo que indica un alto índice continuado de aprendizaje técnico y reducción de costes. Asumiendo una capacidad de instalación global de 2.000 GW en 2050 y una disminución del índice de aprendizaje a partir de 2030, pueden esperarse unos costes por generación de electricidad de entre 5-9 céntimos/kWh para 205010. Comparado con otras tecnologías que utilizan renovables, la energía fotovoltaica debe clasificarse como una opción a largo plazo. Su importancia deriva de su magnífica flexibilidad y su enorme potencial técnico para la electrificación rural para los 2 mil millones de personas que actualmente no tiene acceso a la electricidad.

gama de precios de generación de electricidad actuales de fuentes de energía renovable en Europa

Estimaciones de precios de las energías renovables

La mayoría de las tecnologías renovables utilizadas hoy día se encuentran un su primera etapa de desarrollo, por lo que sus precios son generalmente más elevados que los sistemas convencionales con los cuales compiten. Los precios también pueden depender de condiciones locales como el régimen de los vientos, la disponibilidad en los suministros de biomasa barata o la necesidad de conservación de la naturaleza a la hora de construir una nueva central hidráulica. No obstante lo anterior, existe un gran potencial de reducción de costes gracias a mejoras técnicas y de fabricación y a una producción a gran escala, especialmente durante el largo periodo de tiempo contemplado en este estudio.

Con objeto de identificar evoluciones de precios a largo plazo se han aplicado curvas de aprendizaje que reflejan la correlación existente entre la capacidad acumulativa y la evolución de los precios. Para muchas tecnologías, el factor de aprendizaje (o índice de progreso) se sitúa entre 0,75 para sistemas menos evolucionados y 0,95, o más, para tecnologías bien establecidas. Un factor de aprendizaje de 0,9 significa que se espera una caída de los precios de un 10% cada vez que se doble el resultado acumulativo de la tecnología. Los índices de progreso específicos de la tecnología proceden de diferente documentación9. Por ejemplo, esto demuestra que el factor de aprendizaje para los módulos solares de FV ha sido bastante constante a 0,8 durante 30 años, mientras que para la energía eólica varía de 0,75 en el Reino Unido a 0,94 en el mercado alemán, más avanzado.

evolución de los precios energéticos convencionales. Resumen

En la tabla 7 se ofrece un resumen de los costes esperados en inversiones para diversas tecnologías de combustibles fósiles con diferentes niveles de eficiencia.

Estimaciones de precios de las energías renovables

Las diferentes tecnologías disponibles hoy día para generar energía renovable ofrecen unas marcadas diferencias entre sí en términos de madurez técnica, costes y potencial para su desarrollo. Mientras que la hidráulica ha sido ampliamente utilizada desde hace décadas, otras tecnologías, como la gasificación de la biomasa, no han encontrado aún su madurez en el mercado. Por su naturaleza, algunas fuentes de energía renovable, como la energía eólica y la solar, ofrecen un suministro variable, necesitando una coordinación supervisada con la red de distribución. Y aunque en muchos casos se trata de tecnologías ‘distribuidas’ (es decir, su producción es generada y utilizada localmente para el consumidor), en el futuro asistiremos también a aplicaciones a gran escala en forma de parques eólicos marinos o plantas de energía solar de concentración (CSP).

Utilizando las ventajas individuales de las diferentes tecnologías y vinculándolas entre sí, puede desarrollarse, hasta la madurez de mercado, un amplio espectro de opciones disponibles para su integración paulatina en las estructuras de suministro existentes. Ello a su vez pondrá en el mercado un conjunto suplementario de tecnologías ambientalmente sostenibles para el suministro eléctrico y la provisión de combustibles

evolución de la eficiencia y de los costes de inversión para tecnologías

Estimaciones sobre la evolución de los precios de emisiones de CO2

Estimaciones sobre la evolución de los precios de la biomasa

estimaciones sobre la evolución de los precios de los combustibles fósiles

Estimaciones de precios para biomasa

Comparado con los combustibles fósiles, los precios de la biomasa son muy variables, desde la gratuidad o los bajos precios de los residuos o biomasa tradicional en África o Asia hasta los precios comparativamente elevados de los biocombustibles elaborados a partir de cultivos energéticos. A pesar de esta variabilidad, se incluyeron los precios de la biomasa para Europa8 hasta el año 2030 y se complementaron con estimaciones propias hasta 2050. Los precios en aumento de la biomasa reflejan la continua relación entre los precios del biocombustible y el combustible fósil y una cuota creciente de los cultivos energéticos. Para otras regiones se asumieron unos precios menores, considerando las grandes cantidades de biomasa utilizada en los países en vías de desarrollo y el elevado potencial de residuos aún no utilizados de Norteamérica y por las economías de transición.