El Camino a una Matriz Renovable En la Cumbre de Líderes Locales contra el Cambio Climático que tuvo lugar el 4 de diciembre de 2015 en París, más de 170 grandes compañías, estados, regiones y ciudades del mundo se comprometieron a apoyar un ambicioso objetivo que es el de realizar una transición al 100% de energía renovable hacia el año 2050, o reducir las emisiones de CO2 en un 80/100% (COP21, 2015).
De no cumplir este objetivo, sería muy difícil evitar incrementar en más de 2 grados centígrados la temperatura global, y esto implicaría serias catástrofes climáticas para el Planeta (IPCC, 2015).
Esta meta implica un desafío global muy importante, aunque posible de alcanzar.
Para ilustrarlo, es necesario partir de la premisa de que una matriz energética primaria puede ser 100% renovable sólo si posee acumulación (de gran y pequeña escalas).
Además, ello implicaría que el 85% de los usos de la energía fósil de la matriz primaria actual se electrifique o cambie a combustibles alternativos (¿hidrógeno, biocombustibles?).
Esto propone indirectamente que el futuro deba tener una alta penetración de uso de dispositivos eléctricos o, en otras palabras, que la matriz primaria tienda a electrificarse.
Si se supusiera electrificar el 100% de la matriz energética primaria global con tecnologías de energía renovable para abastecer los 12 TW de consumo mundial proyectado al 2050 , esto implicaría multiplicar la capacidad instalada mundial actual de potencia eléctrica por un factor de entre 3 y 5.
La potencia instalada del parque eléctrico mundial debería pasar de unos 6 TW de fósil y nuclear más 1,7 TW de renovable (8 TW totales) en 2013, a entre 24 y 35 TW de energía renovable en el año 2050 .
En otras palabras, habría que instalar entre 650 y 950 GW de energía renovable eléctrica más acumulación por año entre 2016 y 2050.
Esto implicaría una inversión mundial de entre 45 y 65 billones de dólares durante los próximos 34 años desde 2016, que representaría una necesidad anual global de fondos de entre USD 1,3 y USD 2 billones .
Con estos números, deberían estimarse entre 45 y 70 millones de puestos de trabajo directos empleados .
En 2015, la inversión anual global en nueva capacidad de energía renovable fue de USD 0,25 billones (USD 250.000 millones) (IRENA, 2015).
Por lo tanto, teniendo en cuenta los números anteriores, este factor de inversión anual debería incrementarse entre 5 y 8 veces si se busca un futuro 100% renovable dentro de los próximos 34 años.
En el caso de Argentina, si se supusiera electrificar el 100% de la matriz energética primaria local para abastecer sus 67 GW de consumo proyectado al 2050, esto implicaría multiplicar la capacidad instalada local actual de potencia eléctrica por un factor de entre 4 y 6.
La potencia instalada del parque eléctrico debería pasar de unos 28 GW de fósil y nuclear más 5 GW de renovable (33 GW totales) en 2013, a entre 135 y 165 GW de energía renovable en el año 2050.
En otras palabras, habría que instalar entre 3,5 y 4,5 GW de energía renovable más acumulación por año entre 2016 y 2050.
Esto implicaría una inversión de entre 260.000 y 330.000 millones de dólares durante los próximos 34 años desde 2016, que representaría una necesidad anual de fondos de entre USD 7.500 y USD 9.500 millones .
Si se asume que la componente nacional de las inversiones fuera del 50%, deberían estimarse entre 140 y 180 mil puestos de trabajo directos empleados .
En 2016, Argentina está planificando invertir aproximadamente USD 5.000 millones entre 2016 y 2018 para instalar un estimado de 3 GW de potencia renovable, que representará el 8% de su matriz eléctrica hacia 2018 (MINEM, 2016).
Por lo tanto, teniendo en cuenta los números anteriores, este factor de inversión anual debería incrementarse entre 3 y 4 veces si se busca un futuro 100% renovable dentro de los próximos 34 años para el país.
Debe hacerse un comentario con respecto al nivel de actividad de la industria renovable creada para implementar mundial y localmente el 100% de renovables hacia el 2050.
El hecho de que sea necesario instalar toda la nueva capacidad de potencia en tecnologías renovables, y además reemplazar el parque de potencia existente que no es renovable dentro de los próximos 34 años, implica sobredimensionar la capacidad industrial de producción de tecnologías renovables en un 100% por sobre la capacidad necesaria sólo para abastecer el incremento de potencia interanual.
Si se observan los cálculos y proyecciones en los escenarios descriptos en los párrafos anteriores, en el caso mundial se necesitaría instalar potencia renovable a un ritmo mínimo de 650 GW anuales durante 34 años, y luego del 2050, este ritmo disminuiría a 350 GW anuales aproximadamente (que representaría la potencia incremental interanual debido al crecimiento natural de la demanda).
Por lo tanto, la industria renovable tendría un factor de utilización del 55% luego del año 2050 y a régimen estacionario hacia el futuro .
En el caso argentino, el ritmo mínimo de incremento de potencia anual sería de 3,5 GW, y disminuiría a 2 GW por año luego de 2050.
Aquí también, el nivel de actividad de la industria renovable caería a la mitad luego de este año. Reducción del Esfuerzo mediante la Ley de Naam y la Mejora en las Eficiencias de Generación y Consumo Cabe aclarar que los cálculos de los párrafos anteriores son una estimación simplificada, con hipótesis pesimistas.
La realidad sistémica del mercado es más compleja de modelar.
Los niveles de actividad no caerían de manera abrupta, sino que existiría una curva de decrecimiento de la actividad industrial, dependiendo de variables de competitividad, oferta y demanda de mercado, e innovación y eficiencia de producción.
Por otro lado, no han sido tenidas en cuenta en la proyección las hipótesis de mejoras en la eficiencia energética de consumo de nuevos artefactos eléctricos, ni tampoco las reducciones de costo de las tecnologías renovables con el tiempo debidas a la Ley de Naam , ni han sido posibles de predecir los impactos de innovaciones de tecnologías disruptivas en el mercado de la energía.
Si estos factores fueran incluidos considerándose, por ejemplo, un factor de mejora de hasta el 20% en la eficiencia energética de consumo, una mejora de hasta el 20% en la eficiencia de la tecnología de generación renovable y una reducción de costos de tecnologías renovables de hasta el 50% durante un período de 34 años, entonces:
- para el caso mundial:
- la demanda en 2050 sería de 10 TW en vez de 12 TW , y podría ser abastecida con una potencia eléctrica instalada total de 19 TW, necesitando triplicarse la capacidad de potencia actual mediante la instalación de nueva potencia a razón de 550 GW por año,
- los valores de inversión necesaria podrían reducirse a casi la mitad, a tanto como USD 750.000 millones por año, o el equivalente USD 25 billones" en los próximos 34 años,
- la desventaja sería que luego del 2050, la tasa de crecimiento de nueva potencia pasaría de 550 GW por año a 170 GW por año, implicando esto una reducción del nivel de actividad de la industria de tecnologías renovables a un valor del 30% de su capacidad total;
- para el caso argentino:
- la demanda en 2050 sería de 54 GW en vez de 67 GW, y podría ser abastecida con una potencia eléctrica instalada total de 107 GW, necesitando triplicarse la capacidad de potencia actual mediante la instalación de nueva potencia a razón de 3,2 GW por año,
- los valores de inversión necesaria podrían reducirse a casi la mitad, a tanto como USD 4.500 millones por año, o el equivalente USD 150.000 millones en los próximos 34 años,
- la desventaja sería que luego del 2050, la tasa de crecimiento de nueva potencia pasaría de 3,2 GW por año a 1 GW por año, implicando esto una reducción del nivel de actividad de la industria de tecnologías renovables a un valor del 30% de su capacidad total.
Esto, considerando que la centralización de la planificación demanda tiempos burocráticos decisorios mayores para llevar a cabo grandes inversiones de capital, y contrastando contra millones de usuarios que podrían decidir en menos tiempo y con una distribución notable de los esfuerzos de inversión de capital.
Según datos internacionales, en 2015 aproximadamente el 50% de la potencia solar instalada ha sido distribuida (IEA, 2015).
Considerando esto, y partiendo de los cálculos de la sección 1.5, entonces:
- para el caso mundial, la capacidad en generación distribuida a instalar anualmente para llegar al 100% de renovables en 2050 ascendería a entre 325 y 475 GW, representando una inversión anual de entre USD 0,6 y 1 billones.
Si se supone que cada hogar instala un promedio de 2 kW de potencia, esto implicaría que existieran anualmente entre 160 y 240 millones de hogares que inviertan entre USD 3.700 y USD 4.200 para instalar sus propios sistemas de generación;
- para el caso argentino, la capacidad en generación distribuida a instalar anualmente ascendería a entre 1,75 y 2,25 GW, representando una inversión anual de entre USD 3.750 y 4.750 millones.
Si se supone que cada hogar instala un promedio de 2 kW de potencia, esto implicaría que existieran anualmente entre 875.000 y 1.125.000 hogares que inviertan entre USD 3.700 y USD 4.200 para instalar sus propios sistemas de generación.
Ver http://www.iea.org/sankey/.
Según dicha fuente, la demanda de potencia promedio primaria mundial en 2013 fue de 11,3 TW, pero estos datos consideran la suma del poder calorífico de los combustibles fósiles utilizados para consumo y, por lo tanto, no representa la potencia final útil a consumo.
Aplicando un factor de conversión de eficiencia del 40% para las máquinas que consumen fósiles (promedio de varias tecnologías), el consumo de potencia promedio útil mundial se recalcula en 7 TW en 2013.
Por otro lado, se asume que la demanda de energía útil mundial crecerá de 2013 a 2050 en un factor del 70% (a razón de un factor de 1,6% anual, estimaciones cruzadas de diversas fuentes mundiales, incluidos IEA y WEC).
Con este incremento, se pasará de consumir 7 TW de potencia útil en 2013 a 12 TW en 2050 (no se toman suposiciones de eficiencia energética). Este incremento de capacidad instalada supone que el factor de carga (o factor de capacidad) futuro de la potencia instalada mundial en 2050 podría ubicarse entre 35% y 50% - dependiendo de la mejora de eficiencia de producción de las tecnologías de energía renovable.
Hoy, el factor de carga promedio de la potencia instalada mundial se ubica en 45%, que proviene del cociente entre la potencia eléctrica promedio consumida (3 TW) y la potencia eléctrica instalada (7 TW) (Datos de IEA: http://www.iea.org/sankey/). Cálculos realizados en dólares corrientes de 2016.
Se habla de "billones" en unidades españolas, o sea millones de millones.
Por lo tanto, 45 billones de USD serían USD 45.000.000.000.000.
Se considera el precio del MW de potencia instalada en 2 millones de USD, asumiendo que por cada MW adicional existe una componente de acumulación de energía que encarece el precio promedio de las nuevas tecnologías renovables que se sitúa entre 1 y 1,5 millones de USD/MW a mayo de 2016.
Estos montos sólo contemplan las inversiones necesarias en infraestructura de generación, y no tienen en cuenta la inversión en acondicionamiento de redes y otros dispositivos. Suponiendo un salario promedio de USD 30.000 anuales por puesto de trabajo. Las suposiciones y fuentes de información para los cálculos proyectados para Argentina son las mismas que para el caso mundial (Fuente: datos curados de IEA http://www.iea.org/sankey/). Suponiendo un salario promedio de USD 27.000 anuales por puesto de trabajo. Se supone una tasa de crecimiento interanual de la capacidad de potencia instalada del 1,6%. La "Ley de Naam" (equivalente a la Ley de Moore), observa que el precio de la tecnología solar fotovoltaica decrece a razón de un 7% anual, o se reduce a la mitad cada 10 años (Naam, 2011). Suponiendo un crecimiento una tasa interanual promedio del 0,9% en 34 años, afectado por el factor de eficiencia en el consumo.