La segunda jornada del curso sobre energía la ha inaugurado David D´Souza, investigador postdoctoral en el Departamento de Ingeniería Energética de la ETSII - UNED con su ponencia Energía renovables. Su primera afirmación ha sido que "la energía no sólo es electricidad". Apenas supone entre un 20-25% de la energía que consumimos. En el total, la energía renovable supone el 13,4%.
Pero este tipo de energía va escalando puestos en el consumo global, pese a tener mucho camino por recorrer aún. Desde 2015 a 2024, se ve cómo nos encaminamos hacia un mix energético con la fotovoltaica en buena posición.
¿De qué hablamos cuando hablamos de energías renovables? De la energía solar fotovoltaica, la energía eólica, la hidráulica, la energía solar de concentración, la biomasa y la geotermia. La evolución de las renovables es una curva ascendente desde 2019, donde el piloto a la cabeza es la fotovoltaica, que en un solo año puede presumir de haber triplicado sus cifras de capacidad; seguida de la eólica. ¿Por qué ha crecido tanto? "Más que nada por la reducción de sus costes en un 89%", ha explicado D´Sousa. Casi todas -la bioenergía, la eólica marina o la eólica terrestre- han reducido lo que cuestan, entre un 3% y un 71%.
En España, los recursos solares son excepcionales. También existen recursos eólicos y el país es pionero en el despliegue de almacenamiento térmico para energía solar concentrada (CSP). De hecho, España es líder mundial en capacidad instalada durante más de una década. Sus objetivos son "ambiciosos", ya que se fija un objetivo del 81% de electricidad renovable en 2030.
El experto ha explicado que el mix eléctrico español se compone de:
- energía eólica -con 30 GW instalados, la mayor fuente renovable individual en España-.
- energía solar fotovoltaica, con 26-28 GW instalados.
- energía hidroeléctrica, con 17GW.
- energía CSP, con 2,3 GW, la mayoría construidos entre 2008 y 2013.
- energía de biomasa y otras, con cifras más discretas, pero presentes.
El reto principal es "la integración", ha dicho D´Souza. Las singularidades de este tipo de energías también suponen un desafío en sí mismo. "La producción solar y eólica es muy variable y depende de la meteorología, por ejemplo y se necesita flexibilidad de red para equilibrar oferta y demanda a medida que aumenta la penetración renovable".
La respuesta pasa por una organización del almacenamiento, que es "el habilitador clave", ha remarcado. Existen diferentes tipos: el más comercial, actualmente, es el almacenamiento de baterías, que aporta una respuesta rápida ante una caída repentina de potencia; el pomped hydro o almacenamiento hidroeléctrico por bombeo, el aire comprimido y la emergente pumped thermal o almacenamiento de energía térmica por bombeo.
En la energía eólica, por su parte, distinguimos entre eólica marina y eólica terrestre, mucho más madura y más barata pero limitada por el suelo y con dos 'peros' importantes que pueden resumir las preocupaciones que existen en torno a ella: el ruido y el impacto visual. La eólica marina, menos desarrollada, ha reducido su coste a un 60% desde 2015.
En ambas existen avances tecnológicos como generadores de imanes permanentes de accionamiento directo o materiales avanzados para palas (fibra de carbono). Su futuro pasa por turbinas mayores de más de 20 MW, palas reciclables o energía eólica aérea, a través de cometas o drones, aún por experimentar.
La eólica supone el 25% de la energía española, fundamentalmente terrestre, ya que la marina aún no ha generado energía. Sus retos son, entre otros, la variabilidad ya que "el viento es menos predecible que el sol" y la aceptación social, ya que hay mayor impacto visual, ruido y la mortalidad de aves es alta.
Por su parte, la energía hidroeléctrica se compone de variantes tecnológicas como el embalse de acumulación (almacena agua en un embalse detrás de una presa y la libera cuando se necesita la electricidad), una central de derivación (genera electricidad utilizando el caudal natural de un río en tiempo real) y una central fluyente (similar al anterior pero en este caso, el agua nunca se detiene ni se almacena, sólo fluye). Es un tipo de fuente con alto coste inicial pero un coste operativo bajo y una vida útil larga.
Los costes varían mucho según el terreno, la disponibilidad de agua y los requisitos ambientales. Es la fuente renovable "más antigua y consolidada en el mundo", ha señalado, con una capacidad global de 1.400 GW. Actualmente, su crecimiento es lento en países desarrollados y la nueva capacidad se concentra en China, el sudeste asiático, Brasil y África. Las tendencias modernas pasan por "la rehabilitación y la digitalización de las plantas antiguas".
En España, existen 17 GW instalados de este tipo de energía, que se suman a 3,3GW de bombeo hidroeléctrico. Es "históricamente, la columna vertebral de la electricidad renovable en España", ha señalado. Su potencia de crecimiento es limitada porque la mayoría de los emplazamientos viables ya están desarrollados. Aún así, hay proyectos en curso, como en Gran Canaria.
La energía termosolar o solar concentrada se basa en espejos que se giran según se mueve el sol y funcionan con receptores con fluidos fríos que se calientan a través de la luz solar, saliendo calientes. Estos fluidos pasan a un intercambiador de calor y tras un ciclo de potencia, pasan a la turbina, generando electricidad. Los que no pasan por todo este proceso son almacenados.
Sus variantes tecnológicas son diversas también: desde colectores cilindro-parabólicos (tecnología de foco lineal, que es la más desplegada) a discos parabólicos (focos puntuales) o reflectores lineales Fresnel (foco lineal y óptica más simple, menor coste y eficiencia).
Como ha ocurrido en el resto de energías renovables citadas, también ha reducido sus costes (cerca de dos tercios), pese a ser más cara que la solar y la eólica. Son plantas más grandes y eficientes.
Las primeras de carácter comercial, en California, "demostraron el concepto pero sin almacenamiento", ha señalado el investigador. Actualmente, existen "plantas de torre con sales fundidas que permiten entre 10 y 17 horas de almacenamiento" (Marruecos, Chile, Dubái). En la era moderna, el almacenamiento de sales fundidas se volvió estándar (la primera planta en España con este tipo de almacenamiento se construyó en 2008 y aseguraba 7,5 horas de almacenamiento).
Los retos de este tipo de energía se resumen en la "competitividad de costes frente a la fotovoltaica con batería para energía solar gestionable", donde "la CSP puede ser competitiva para almacenamiento de larga duración, de más de 6 horas". También, el elevado consumo de agua. "La refrigeración seca existe, pero reduce la eficiencia", ha dicho. Los "requisitos de emplazamiento" son otro desafío, ya que la energía CSP requiere regiones con un alto DNI, es decir, con alta radiación solar.
El futuro pasa por "mejorar el medio de transferencia y el almacenamiento térmico de nueva generación, orientados a mayor temperatura y menores costes", ha explicado el experto, que ha cifrado el crecimiento de este tipo de renovable a nivel global en 7,2 GW.
D´Souza ha querido explicar también, aunque más brevemente, las características de la energía de biomasa, cuyos costes totales instalados "han fluctuado considerablemente desde 2010, reflejando diferencias de madurez tecnológica". Globalmente, "aún se genera poco, unos 150 GW", ha afirmado. En España, esta cifra es de un 1 GW, lo que le confiere un "papel modesto en el mix energético". No obstante, "tiene muchos residuos forestales y eso supone un potencial significativo", ha añadido. Algunos usos de este tipo de energía son la industria (2,8%) -el mayor- y la agricultura -apenas un 0,1%-.
Pero ¿y más allá de la electricidad? La energía marca también el futuro en el transporte o en la industria. Por ejemplo, "los vehículos eléctricos de batería son la solución principal para turismos y vehículos ligeros", ha afirmado. España prevé 5 millones de este tipo de vehículos en 2030.
También, se prevé "el uso de baterías eléctricas para distancias cortas en transporte pesado por carretera, así como el bioetanol y el biodiésel". Para disminuir la carbonización en la industria se proponen medidas "como el uso de la energía de la CSP para generar calor industrial".
"Ninguna energía renovable es una solución única", ha dicho a modo de conclusión. "Lo que es más económico ahora es la energía fotovoltaica y eólica pero necesita almacenamiento y flexibilidad y la CSP y la biomasa proporcionan electricidad renovable gestionable y calor directo". A su juicio, "el mayor reto sigue siendo descarbonizar el calor y el transporte", ha concluido.
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