Los combustibles fósiles todavía representan más del 80% de la producción de energía a nivel mundial, a pesar de que las fuentes de energía más limpias ganan terreno de forma constante. En todos los países existen fuentes de energías renovables cuyo potencial aún no se ha aprovechado completamente. Actualmente, las energías renovables constituyen la opción más asequible en la mayor parte del mundo, dado que los precios de la tecnología asociada a estas fuentes disminuyen con rapidez.
El coste de la electricidad proveniente de la energía solar experimentó una caída de alrededor del 85% entre los años 2010 y 2020. Esta drástica reducción de precios hace que las energías renovables sean más atractivas en cualquier lugar, incluyendo países con rentas medias o bajas, de donde se prevé que provendrá principalmente la demanda adicional de esta nueva electricidad. Para el año 2030, se estima que la electricidad más económica, generada a partir de fuentes renovables, podría satisfacer el 65% de todo el suministro de energía eléctrica a escala mundial.
Impacto en la Salud y el Medio Ambiente
Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), aproximadamente el 99% de la población mundial respira aire que no cumple con los límites de calidad adecuados, lo que representa un grave peligro para la salud. Los niveles perjudiciales de partículas finas y dióxido de nitrógeno se originan principalmente a partir de la quema de combustibles fósiles.
La transición energética hacia fuentes renovables no solo beneficia al medio ambiente, sino que también tiene un impacto positivo en la salud pública al reducir la contaminación atmosférica. Esto se traduce en una mejora sustancial del bienestar general de las personas.
Generación de Empleo y Crecimiento Económico
Cada dólar estadounidense invertido en energías renovables es capaz de crear tres veces más puestos de trabajo que en el sector de los combustibles fósiles. Además, los sectores energéticos relacionados podrían necesitar 16 millones de trabajadores adicionales para cubrir nuevos puestos en la fabricación de vehículos eléctricos, aparatos hipereficientes o tecnologías innovadoras como el uso de hidrógeno.
La apuesta por las energías renovables representa una inversión segura. La Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA) estima que por cada dólar estadounidense invertido, se recuperarán entre 3 y 8 dólares. La transición energética promete no solo un futuro energético sostenible, sino también nuevos modelos de desarrollo socioeconómico. Se proyecta que los empleos en el sector de las renovables aumenten hasta los 42 millones a escala mundial para 2050, cuadruplicando la cifra actual.
Desafíos y Oportunidades en la Transición Energética
El coste inicial de la transición hacia las energías renovables puede ser desalentador para muchos países con recursos limitados, y muchos de ellos necesitarán ayuda financiera y técnica para llevarla a cabo. Sin embargo, las inversiones en energías renovables traerán consigo importantes compensaciones.
La pandemia de COVID-19 ha tenido consecuencias económicas devastadoras, pero también ha puesto de manifiesto la importancia de la "recuperación verde" como motor para levantar la economía. La Unión Europea, por ejemplo, ha realizado una apuesta clara por la agenda verde.
La transición energética puede impulsar un amplio desarrollo socioeconómico al mismo tiempo que allana el camino para lograr los objetivos del Acuerdo de París y limitar el aumento de la temperatura global a 1.5°C. La energía renovable debe jugar un papel clave en la recuperación económica, garantizando la sostenibilidad y seguridad energética, creando empleo y fortaleciendo la resiliencia para proteger la salud y el bienestar de las personas.
Webinar Eficiencia Energética y Recuperación Económica después del COVID-19
Avances Tecnológicos y Almacenamiento de Energía
Uno de los mayores retos de las energías renovables es su dependencia de las condiciones ambientales: el sol no siempre brilla y el viento no siempre sopla. Para abordar esta cuestión, se están desarrollando tecnologías innovadoras para mejorar la eficiencia, reducir costos y aumentar la accesibilidad en el campo de la energía renovable.
Para 2025, se espera que las baterías de estado sólido sean protagonistas, ofreciendo mayor densidad de energía, tiempos de carga más rápidos y una vida útil más larga en comparación con las baterías de iones de litio. Otras tecnologías de almacenamiento, como el hidrógeno verde, también están en investigación. El hidrógeno verde permite almacenar el exceso de electricidad generada durante períodos de alta producción y reconvertirla en electricidad mediante pilas de combustible o turbinas cuando la demanda es alta y la generación renovable es baja.
Comunidades Energéticas y Autoconsumo
Las comunidades energéticas permiten el autoconsumo colectivo, donde los consumidores producen, consumen y comparten su propia energía renovable. Este modelo promueve la independencia energética, reduce la carga sobre las redes eléctricas y permite a personas y pequeñas empresas beneficiarse de menores costos energéticos. Se espera que este modelo se expanda y consolide a nivel mundial, acelerando la transición hacia un sistema energético más limpio y descentralizado.
Agrivoltaica y Energía Eólica Marina
La agrivoltaica combina paneles solares con actividades agrícolas en el mismo terreno. Los paneles solares no solo generan electricidad, sino que también proporcionan sombra, lo que puede ser beneficioso en climas cálidos, ayudando a conservar agua y mejorar el rendimiento de ciertos cultivos. Esta práctica se espera que se expanda, especialmente en zonas áridas, proporcionando una fuente adicional de ingresos para los agricultores.
La energía eólica marina, especialmente la tecnología eólica flotante, permite instalar turbinas en aguas profundas donde los vientos son más fuertes y constantes. Para 2025, se espera una expansión de los parques eólicos flotantes, aumentando la capacidad de generación eólica y reduciendo el impacto ambiental y visual.
Nanotecnología y Eficiencia Solar
Los avances en nanotecnología aplicada a la industria solar están permitiendo la implementación de nuevos materiales como el grafeno y las perovskitas. Estos materiales muestran un enorme potencial para mejorar la eficiencia de los paneles solares y reducir su costo. Se estima que para 2025, podremos ver paneles solares más eficientes, duraderos, accesibles, ultradelgados y flexibles.
Energía Renovable en América Latina y el Caribe
En América Latina y el Caribe, se ha avanzado en el acceso universal a servicios energéticos, pero persisten la pobreza energética y el reto de llegar a las poblaciones rurales remotas. Aunque se ha progresado en el aumento de la proporción de energía renovable, la matriz energética de la región sigue basándose en gran medida en combustibles fósiles.
La persistencia de desafíos instrumentales y regulatorios, junto con la falta de seguridad e integración energéticas, dificultan alcanzar las metas necesarias. La meta de aumentar la eficiencia energética requiere atención considerable y representa una gran oportunidad de transformación.
A pesar de los avances en el acceso a la electricidad, la mayor parte de las personas sin conexión viven en zonas rurales y remotas, donde los costos de ampliación de redes son elevados. Las carencias energéticas deben considerarse desde una perspectiva multidimensional, teniendo en cuenta las desigualdades y especificidades territoriales, especialmente en hogares de quintiles vulnerables.
Las desigualdades de género se reflejan en el acceso a fuentes de energía limpia para cocinar y en las responsabilidades de adquirir y gestionar la energía del hogar. El uso de fuentes de energía como la leña y la biomasa está vinculado a problemas de salud debido a la contaminación intradomiciliaria.
El sector del transporte, que consume la mayor parte de la energía en la región y se basa casi totalmente en combustibles fósiles, es un sector estratégico para la electrificación con fuentes renovables. Iniciativas como la reconversión de autobuses públicos para utilizar motores eléctricos promueven el abandono del consumo de combustibles fósiles.
El hidrógeno verde está ganando relevancia en la agenda energética de la región, con varios países desarrollando estrategias para su implementación. La Comunidad del Caribe (CARICOM) se comprometió a alcanzar un objetivo del 47% de generación de electricidad a partir de fuentes renovables en 2027.
Planificación Energética Urbana y Tecnologías Renovables
Los modelos energéticos urbanos tradicionales se basan en importaciones de energía externa. El incremento de la demanda energética debido al crecimiento poblacional y el desarrollo implica crecientes requerimientos de recursos. La alternativa es integrar fuentes de energía renovable dentro de los límites de las ciudades.
La diversidad de las ciudades en cuanto a recursos, demandas, condiciones arquitectónicas, infraestructura y densidad hace necesario un análisis específico para seleccionar la tecnología más adecuada. Se han identificado catorce factores que los planificadores urbanos deben considerar, siendo la presencia de fuentes de energía renovable el más importante, seguido por las condiciones económicas de la ciudad.
El principal objetivo de la planificación energética es satisfacer la demanda de forma continua, con calidad y a precios aceptables. Tradicionalmente, los criterios económicos dominaban la planificación, pero posteriormente los aspectos sociales y ambientales emergieron como prioritarios. La disminución de costos de las energías renovables facilita su inclusión en los entornos urbanos, incentivando un modelo urbano sostenible.
A diferencia de la escala regional, en la ciudad se deben analizar aspectos relacionados con la arquitectura, la disponibilidad de espacio y otros limitantes para el aprovechamiento del recurso. Más del 80% del requerimiento de energía a nivel mundial se basa en el consumo de combustibles fósiles, cifra que en Latinoamérica es del 74%.
Para contribuir al desarrollo de las energías renovables a nivel regional, se han requerido estrategias a largo plazo que apunten a un sistema energético sostenible. El conocimiento de la situación energética de las ciudades en países en vías de desarrollo puede ayudar a definir una agenda para una era pospetróleo o tecnosolar.
Tecnologías Renovables Aplicables en Entornos Urbanos
Se han implementado diversas acciones para abordar los desafíos y problemas urbanos desde un enfoque de sostenibilidad, incluyendo la dimensión energética en las políticas públicas. Varias investigaciones han detectado la capacidad de ciertos centros urbanos para autoabastecerse total o parcialmente de energía con recursos endógenos.
- Bioetanol de segunda generación: A partir de residuos urbanos lignocelulosos, se añade valor a desechos que de otra manera generarían contaminación.
- Biomasa: Mediante procesos químicos y bioquímicos, la biomasa (como desechos de podas) puede ser transformada en energía secundaria.
- Biogás: Proviene de diversas fuentes urbanas como residuos industriales, desechos sólidos, aguas residuales y rellenos sanitarios. Su recuperación es útil para la generación de electricidad y calor, o como combustible para vehículos.
- Energía de las corrientes marinas: Tecnologías como la mareomotriz, corrientes, maremotérmica, olas o potencia osmótica. La energía mareomotriz tiene mayor madurez y se encuentra a escala comercial, aunque su infraestructura requiere bahías y estuarios, y presenta intermitencia.
- Energía eólica urbana: Minieólicas, especialmente las de eje vertical, son cada vez más comunes para aplicaciones residenciales y comerciales, ofreciendo mejor ocupación espacial e integración arquitectónica.
- Geotermia superficial: Utilizada para calentamiento de agua y climatización en aplicaciones urbanas e industriales. Requiere una bomba de calor y su eficiencia se mide por el coeficiente de rendimiento (COP).
- Minicentrales hidroeléctricas: Potencia inferior a 5 MW, de operación sencilla y atractivas para redes distribuidas, aunque el costo unitario de potencia puede ser mayor que en grandes instalaciones.
- Energía fotovoltaica: La inserción de paneles fotovoltaicos en la ciudad depende de la irradiación, capital, soporte tecnológico, aceptabilidad social y restricciones arquitectónicas. La disponibilidad de espacio en tejados y la accesibilidad solar son cruciales.
- Energía solar térmica: Utilizada para aprovisionamiento de agua caliente sanitaria, usos industriales y climatización. Colectores solares planos y de tubos de vacío son los más comunes, cada uno con sus ventajas según el clima.
Metodología para la Selección de Energías Renovables Urbanas
Para que los planificadores urbanos puedan seleccionar las energías renovables más adecuadas a ciudades específicas, se propone una metodología dividida en tres fases. Una primera preselección se realiza a través de conceptos obtenidos de la literatura, identificando criterios generales para la selección de ER y tecnologías aplicables en ciudades. Posteriormente, se determinan 14 criterios adecuados, clasificados en técnicos, económicos y ambientales. Finalmente, se realiza una encuesta a profesionales para identificar la importancia relativa de cada criterio.
El uso de energías renovables en la ciudad, como el bioetanol de segunda generación a partir de residuos urbanos, implica un valor añadido a los desechos y una reducción de la contaminación. La biomasa, incluyendo desechos de podas, puede ser transformada en energía secundaria. El biogás, obtenido de diversas fuentes urbanas, tiene un rol importante en la producción de energía y la protección ambiental.
La energía mareomotriz es una tecnología madura y comercial, aunque requiere infraestructura específica y presenta intermitencia. Las minieólicas, especialmente las de eje vertical, se perfilan como una solución para la integración urbana, ofreciendo mejor ocupación espacial. La geotermia superficial se aplica en climatización, y las minicentrales hidroeléctricas son viables para redes distribuidas.
La energía fotovoltaica urbana depende de factores como la irradiación y la disponibilidad de espacio en tejados. La energía solar térmica se utiliza para agua caliente sanitaria, usos industriales y climatización, con colectores solares planos y de tubos de vacío como opciones principales.
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