ENERGÍA RENOVABLE

El aumento de diez veces propuesto por Biden en la energía solar remodelaría el sistema eléctrico de EE. UU.

Apelación del presidente Joe Biden Grandes inversiones en energía limpia como una forma de frenar el cambio climático y crear puestos de trabajo. 8 de septiembre de 2021, Casa Blanca publicó un informe Un estudio publicado por el Departamento de Energía de EE. UU. encontró que para 2050, la energía solar podría generar el 45 por ciento del suministro de electricidad de EE. UU. Menos del 4% hoyLe preguntamos a Joshua D. Rhodes, investigador de política y tecnología energética de la Universidad de Texas en Austin, cómo se puede lograr esto.

¿Por qué es tan importante la energía solar? ¿Un futuro bajo en carbono no requiere múltiples fuentes de energía limpia?

Departamento de Energía Investigación de futuros solares Se trazan tres caminos futuros para la red de EE. UU.: negocios como de costumbre; descarbonización, lo que significa un cambio masivo a fuentes de energía bajas en carbono y libres de carbono; y descarbonización y la electrificación de actividades económicas que ahora funcionan con combustibles fósiles. .

Se concluyó que los dos últimos escenarios requerirían alrededor de 1.050-1.570 GW de energía solar, lo que cubriría alrededor del 44%-45% de la demanda de electricidad esperada en 2050.En perspectiva, 1 gigavatio de electricidad equivale a aproximadamente 3,1 millones de paneles solares o 364 grandes aerogeneradores.

El resto provendrá principalmente de una combinación de otras fuentes de carbono bajas o nulas, incluidas las turbinas eólicas, nucleares, hidroeléctricas, de biomasa, geotérmicas y de gas que funcionan con combustibles sintéticos de cero emisiones de carbono, como el hidrógeno. La capacidad de almacenamiento de energía (grandes instalaciones como baterías de gran capacidad) también crecerá aproximadamente al mismo ritmo que la energía solar.

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Una de las ventajas de la energía solar sobre muchas otras tecnologías bajas en carbono es que La mayor parte de los EE. UU. es soleadoDistribución desigual de los recursos eólicos, hídricos y geotérmicos: en grandes áreas estos recursos son escasos o inexistentes.

Mapa anual de recursos solares de EE. UU.
La mayor parte de los EE. UU. puede generar al menos algo de energía solar durante todo el año. Este mapa muestra la irradiación horizontal global anual: la cantidad de luz solar que incide en la superficie horizontal del suelo.
NREL

Una mayor dependencia de las tecnologías específicas de la región significaría desarrollarlas extremadamente intensamente donde son más abundantes. También requiere la construcción de más líneas de transmisión de alto voltaje para transmitir energía a largas distancias, lo que podría aumentar los costos y generar objeciones por parte de los propietarios.

¿Es factible generar el 45% de la electricidad de EE. UU. a partir de energía solar para 2050?

Creo que esto es técnicamente posible, pero no fácil.Esto requerirá un despliegue acelerado y sostenido a una escala mayor que la que EE. UU. ha logrado hasta ahora, incluso si El costo de los paneles solares se ha reducido significativamenteAlgunas áreas tienen alcanzar esta tasa de crecimientoaunque desde un punto de partida bajo y por lo general no dura mucho.

El Solar Future Study estima que para 2050, el 45 % de la electricidad del país provendrá de la energía solar, lo que requerirá el despliegue de alrededor de 1600 GW de energía solar. Este es un aumento del 1,450% sobre 103 GW Instalar en los EE. UU. hoyEn términos de perspectiva, actualmente hay aproximadamente 1.200 GW de capacidad de generación de energía Todos los tipos en la red de EE. UU.

El informe supone que entre el 10 % y el 20 % de la nueva capacidad solar se desplegará en hogares y empresas. El resto serán implementaciones a gran escala de servicios públicos, en su mayoría paneles solares y algunos grandes sistemas solares térmicos que usan espejos para reflejar el sol en una torre central.

Suponiendo que la energía solar a gran escala requiere aproximadamente 8 acres por megavatio, esta expansión requerirá aproximadamente 10,2 millones a 11,5 millones de acres.esa es un área Aproximadamente equivalente a Massachusetts y Nueva Jersey combinadosaunque es menos del 0,5% de la superficie total de EE. UU.

Creo que vale la pena establecer objetivos como este, pero es bueno reevaluarlos con el tiempo para asegurarse de que representen el camino más prudente.

¿Cuál es el mayor obstáculo?

El mayor desafío, en mi opinión, es que impulsar un cambio a esta escala requiere una voluntad política sostenida.Otros problemas también pueden retrasar el progreso, incluyendo Escasez de materiales clave para paneles solares como el polisilicio, disputas comerciales y Recesión económicaPero los desafíos de ingeniería son comprensibles y bastante sencillos.

El gas natural, el carbón y el petróleo casi proporcionan 80% del aporte de energía primaria Impacto de 2020 en la economía de EE. UU., incluida la generación de energía. Reemplazar la mayor parte de la energía con fuentes bajas en carbono también requerirá la reestructuración de la mayoría de las principales empresas de energía de EE. UU.

Gráfico que muestra el consumo de energía de EE. UU. por tipo de combustible y sector.
Cambiar a una economía baja en carbono requiere generar más energía a partir de fuentes bajas en carbono y sin carbono y electrificar muchas actividades que ahora funcionan con combustibles fósiles.
LLNL

La transición podría encontrar resistencia, aunque algunas empresas energéticas han comenzado expandirse asíLa administración Biden planea usar Esquema de Pago de Electricidad Limpiauna disposición en Plan presupuestario de 3,5 billones de dólares Pendiente en Congreso, crear incentivos para empresas eléctricas Generar más electricidad a partir de recursos libres de carbono.

Estudios como este informe solar también asumen que gran parte de la infraestructura de apoyo crítica para realizar sus escenarios estará disponible. Según el Solar Future Study, Estados Unidos tendrá que ampliar su capacidad de transmisión entre un 60 % y un 90 % para respaldar el nivel previsto de despliegue solar.

Construir líneas de transmisión de larga distancia en los Estados Unidos es muy difícil, especialmente cuando se trata de líneas interestatales. Lo que se necesita para el despliegue solar a gran escalaa menos que ciertas agencias como Comisión Federal Reguladora de Energíaque tiene el poder de aprobar nuevas líneas de transmisión, una expansión que puede ser casi imposible.

Una solución potencial está ganando terreno: construir líneas de transmisión a lo largo del derecho de vía existente Autopistas y Líneas de Ferrocarrillo que evita la necesidad de obtener el consentimiento de numerosos propietarios privados.

Tres torres solares que brillan intensamente en el desierto.
La planta termosolar de Ivanpa en el desierto de Mojave en California utiliza espejos para concentrar la energía solar en tres colectores solares que calientan el agua para hacer funcionar las turbinas de vapor.
Jon G. Fuller, VWPics/Universal Images Group a través de Getty Images

¿Cómo cambiará el sistema actual para soportar tanta energía solar?

Cerca del 59% de nuestro sistema eléctrico actualmente proviene de Carbón y Gas NaturalEstos recursos suelen ser, aunque no siempre, Bajo demanda. Eso significa que cuando los clientes de servicios públicos exigen más luces o acondicionadores de aire, las empresas pueden recurrir a este tipo de fábricas para aumentar la producción.

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Cambiar a una red dominada por energía renovable requerirá que las empresas de servicios públicos y los reguladores de energía reconsideren las viejas formas de hacer coincidir la oferta y la demanda. Creo que la red del futuro requerirá niveles más altos de transmisión, almacenamiento de energía y planificación para alentar a los clientes a cambiar el horario en que usan la electricidad a momentos en que la electricidad sea más abundante y asequible. También requerirá un mayor grado de coordinación entre las redes de América del Norte, que actualmente no están bien configuradas para entregar energía sin problemas a largas distancias.

Todo esto es posible y necesario si EE. UU. elige confiar en una red descarbonizada con uso intensivo de energía solar para satisfacer la demanda futura de manera rentable.

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