Según el MIT puede reducirse las emisiones de carbono

Agregar opciones de energía reduce el costo y el riesgo de la electricidad libre de carbono

Según el MIT puede reducirse las emisiones de carbono

Agregar opciones de energía reduce el costo y el riesgo de la electricidad libre de carbono

Para frenar las emisiones de gases de efecto invernadero, las naciones, los estados y las ciudades deberían aspirar a una combinación de fuentes de ahorro de combustible, flexibles y altamente confiables.

Una nueva investigación del MIT muestra que, a menos que se incluyan en la mezcla fuentes constantes y continuas libres de carbono, los costos de descarbonización del sistema eléctrico podrían ser prohibitivos y terminarían haciendo fracasar los intentos de mitigar los efectos más severos del cambio climático global. Foto: Chelsea Turner

En importantes leyes aprobadas a fines de agosto, California se comprometió a crear una red eléctrica 100% libre de carbono, una vez más liderando a otras naciones, estados y ciudades en el establecimiento de políticas agresivas para recortar las emisiones de gases de efecto invernadero. Ahora, un estudio realizado por investigadores del MIT proporciona pautas para formas confiables y rentables de construir un sistema de electricidad con cero emisiones de carbono.

Según el estudio, la mejor forma de abordar las emisiones derivadas de la electricidad es utilizar la combinación más completa de fuentes de electricidad con bajas emisiones de carbono.

Los costos han disminuido rápidamente para la energía eólica, la energía solar y las baterías de almacenamiento de energía en los últimos años, lo que ha llevado a algunos investigadores, políticos y defensores a sugerir que estas fuentes por sí mismas pueden alimentar una red libre de carbono. Pero el nuevo estudio encuentra que en una amplia gama de escenarios y ubicaciones, combina estas fuentes con recursos estables libres de carbono con los que se puede contar para satisfacer la demanda en todas las estaciones y durante largos períodos, como nuclear, geotérmico, bioenergético y natural. gas con captura de carbono: es una ruta menos costosa y de menor riesgo para una red libre de carbono.

Los nuevos hallazgos se describen en un artículo publicado hoy en la revista  Joule , por el estudiante de doctorado del MIT Nestor Sepúlveda , el doctorado Jesse Jenkins '18, el doctorado Fernando de Sisters 14 y el profesor de ciencias e ingeniería nucleares y preboste asociado Richard Lester .

La necesidad de rentabilidad

"En este documento, estamos buscando estrategias sólidas para llevarnos a un suministro de electricidad con cero emisiones de carbono, que es la pieza clave en los esfuerzos generales para mitigar el riesgo del cambio climático en toda la economía", dice Jenkins. Para lograrlo, "no solo necesitamos llegar a cero emisiones en el sector eléctrico, sino que también tenemos que hacerlo a un costo lo suficientemente bajo como para que la electricidad sea un sustituto atractivo del petróleo, el gas natural y el carbón en el transporte, el calor , y sectores industriales, donde la descarbonización suele ser incluso más difícil que en la electricidad. "

Sepúlveda también enfatiza la importancia de los caminos rentables para la electricidad libre de carbono, y agrega que en el mundo de hoy, "tenemos tantos problemas, y el cambio climático es muy complejo e importante, pero no el único. Por lo tanto, cada dólar adicional que gastamos en enfrentar el cambio climático es otro dólar que no podemos utilizar para enfrentar otros problemas sociales acuciantes, como la eliminación de la pobreza o las enfermedades ". Por lo tanto, es importante investigar no solo para identificar opciones técnicamente alcanzables para descarbonizar la electricidad. sino también para encontrar formas de lograr reducciones de carbono al costo más razonable posible.

Para evaluar los costos de las diferentes estrategias de descarbonización profunda de la generación eléctrica, el equipo analizó casi 1,000 escenarios diferentes que implican diferentes suposiciones sobre la disponibilidad y el costo de tecnologías bajas en carbono, variaciones geográficas en la disponibilidad de recursos renovables y diferentes políticas en sus utilizar.

Con respecto a las políticas, el equipo comparó dos enfoques diferentes. El enfoque "restrictivo" solo permitió el uso de la generación solar y eólica más el almacenamiento de la batería, aumentada por medidas para reducir y cambiar el momento de la demanda de electricidad, así como líneas de transmisión de larga distancia para ayudar a suavizar las variaciones locales y regionales. El enfoque "inclusivo" utilizó todas esas tecnologías pero también permitió la opción de utilizar fuentes continuas libres de carbono, como la energía nuclear, la bioenergía y el gas natural, con un sistema para capturar y almacenar las emisiones de carbono. En todos los casos que el equipo estudió, se encontró que la combinación más amplia de fuentes era más asequible.

Los ahorros de costos del enfoque más inclusivo en relación con el caso más restringido fueron sustanciales. La inclusión de recursos continuos o "firmes" con bajas emisiones de carbono en una combinación de recursos de cero carbono redujo los costos en cualquier lugar del 10 por ciento hasta tanto como el 62 por ciento, en todos los escenarios analizados. Es importante saberlo, subrayan los autores, porque en muchos casos las regulaciones y los incentivos económicos existentes y propuestos favorecen, o incluso imponen, una gama más restringida de recursos energéticos.

"Los resultados de esta investigación desafían lo que se ha convertido en sabiduría convencional en ambos lados del debate sobre el cambio climático", dice Lester. "Contrariamente a los temores de que los esfuerzos efectivos de mitigación climática serán enormemente costosos, nuestro trabajo muestra que incluso la descarbonización profunda del sector de la energía eléctrica se puede lograr a un costo adicional relativamente modesto. Pero contrariamente a las creencias de que la electricidad libre de carbono se puede generar de manera fácil y económica con energía eólica, solar y de almacenamiento, nuestro análisis deja en claro que el costo social de lograr una descarbonización profunda de esa manera probablemente sea mucho más caro de lo necesario. "    

Una nueva taxonomía para las fuentes de electricidad

Al buscar opciones para la nueva generación de energía en diferentes escenarios, el equipo descubrió que la forma tradicional de describir diferentes tipos de fuentes de energía en la industria eléctrica - recursos de "carga base", "seguimiento de carga" y "pico" - está desactualizada y no más útil, dada la forma en que se utilizan los nuevos recursos.

Más bien, sugieren, es más apropiado pensar en las fuentes de energía en tres nuevas categorías: recursos de "ahorro de combustible", que incluyen la energía hidroeléctrica solar, eólica y de pasada (es decir, sin represas); Recursos de "ráfaga rápida", que proporcionan respuestas rápidas pero de corta duración a las fluctuaciones en la demanda y el suministro de electricidad, incluido el almacenamiento y las tecnologías de la batería y las estrategias de fijación de precios para mejorar la capacidad de respuesta de la demanda; y recursos "firmes", tales como energía nuclear, hidroeléctrica con grandes reservorios, biogás y geotérmica.

"Debido a que no podemos saber con certeza el costo futuro y la disponibilidad de muchos de estos recursos", señala Sepúlveda, "los casos estudiados cubrieron una amplia gama de posibilidades, a fin de que las conclusiones generales del estudio sean sólidas en ese rango de incertidumbres ".

Rango de escenarios

El grupo utilizó una serie de proyecciones, realizada por organismos como el National Renewable Energy Laboratory, en cuanto a los costos esperados de las diferentes fuentes de energía en las próximas décadas, incluyendo los costos similares a los actuales y reducciones de costos anticipadas como nuevos o mejorados sistemas se desarrollan y traído en línea. Para cada tecnología, los investigadores eligieron un costo proyectado de rango medio, junto con una estimación de costos de gama baja y alta, y luego estudiaron muchas combinaciones de estos posibles costos futuros.

En todos los escenarios, los casos restringidos al uso de tecnologías de ahorro de combustible y ráfagas rápidas tenían un costo general de electricidad más elevado que los casos que utilizan fuentes firmes con bajo contenido de carbono, "incluso con el conjunto más optimista de suposiciones sobre futuras reducciones de costos, "Dice Sepúlveda.

Es cierto, añade Jenkins, "incluso cuando suponemos, por ejemplo, que la energía nuclear sigue siendo tan costosa como lo es hoy, y la energía eólica, solar y las baterías se vuelven mucho más baratas".

Los autores también encontraron que en todos los casos de baterías eólicas, el costo de la electricidad aumenta rápidamente a medida que los sistemas avanzan hacia cero emisiones, pero cuando las fuentes de energía son firmes, los costos de electricidad aumentan mucho más gradualmente a medida que las emisiones disminuyen. cero.

"Si decidimos buscar la descarbonización principalmente con energía eólica, solar y de baterías", dice Jenkins, "de hecho estamos 'apostando todo' y apostando al planeta por lograr costos muy bajos para todos estos recursos", así como la capacidad construir líneas de transmisión de alta tensión a escala continental e inducir una demanda de electricidad mucho más flexible.

En contraste, "un sistema de electricidad que usa recursos firmes de bajas emisiones de carbono junto con energía solar, eólica y de almacenamiento puede lograr emisiones cero con solo modestos aumentos en el costo incluso bajo suposiciones pesimistas sobre cuán baratos se vuelven estos recursos libres de carbono o nuestra capacidad para desbloquear demanda flexible o ampliar la red ", dice Jenkins. Esto muestra cómo la adición de recursos firmes con bajas emisiones de carbono "es una estrategia de cobertura eficaz que reduce tanto el costo como el riesgo" para la descarbonización total de los sistemas de energía, afirma.

A pesar de que un suministro de electricidad totalmente libre de carbono está a años en la mayoría de las regiones, es importante hacer este análisis hoy, dice Sepúlveda, porque las decisiones tomadas ahora sobre la construcción de centrales eléctricas, inversiones en investigación o políticas climáticas tienen impactos que pueden durar décadas. .

"Si no empezamos ahora" en el desarrollo y despliegue de la más amplia gama de alternativas libres de carbono, dice, "eso podría reducir sustancialmente la probabilidad de llegar a cero emisiones".

La investigación recibió el apoyo de la Iniciativa de Energía del MIT, el Fondo Familiar Martin y la Armada de Chile.

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