Energía sostenible
Energía que satisface responsablemente las necesidades sociales, económicas y ambientales

Ejemplos de energía sostenible: energía solar concentrada con almacenamiento de calor en sales fundidas en España; energía eólica en Sudáfrica; transporte público electrificado en Singapur; y cocina limpia en Etiopía.
Parte de una serie sobre
Energía sostenible
A car drives past 4 wind turbines in a field, with more on the horizon
Conservación de energía
Energía renovable
Sustainable transport

La energía es sostenible si "satisface las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades". [1] [2] Las definiciones de energía sostenible suelen tener en cuenta sus efectos sobre el medio ambiente, la economía y la sociedad. Estos impactos van desde las emisiones de gases de efecto invernadero y la contaminación del aire hasta la pobreza energética y los residuos tóxicos . Las fuentes de energía renovables, como la eólica , la hidroeléctrica , la solar y la geotérmica , pueden causar daños ambientales, pero en general son mucho más sostenibles que las fuentes de combustibles fósiles.

El papel de las fuentes de energía no renovables en la energía sostenible es controvertido. La energía nuclear no produce contaminación de carbono ni contaminación del aire, pero tiene inconvenientes que incluyen residuos radiactivos , el riesgo de proliferación nuclear y el riesgo de accidentes . El cambio del carbón al gas natural tiene beneficios ambientales, incluido un menor impacto climático , pero puede provocar un retraso en el cambio a opciones más sostenibles. La captura y el almacenamiento de carbono se pueden incorporar en las centrales eléctricas para eliminar sus emisiones de dióxido de carbono (CO 2 ), pero esta tecnología es cara y rara vez se ha implementado.

Los combustibles fósiles proporcionan el 85% del consumo energético mundial y el sistema energético es responsable del 76% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Alrededor de 790 millones de personas en los países en desarrollo carecen de acceso a la electricidad y 2.600 millones dependen de combustibles contaminantes como la madera o el carbón para cocinar. Cocinar con biomasa más la contaminación por combustibles fósiles causa aproximadamente 7 millones de muertes cada año. Limitar el calentamiento global a 2 °C (3,6 °F) requerirá transformar la producción , distribución, almacenamiento y consumo de energía. El acceso universal a la electricidad limpia puede tener importantes beneficios para el clima, la salud humana y las economías de los países en desarrollo.

Se han propuesto vías de mitigación del cambio climático para limitar el calentamiento global a 2 °C (3,6 °F). Estas incluyen la eliminación gradual de las centrales eléctricas de carbón, la conservación de la energía , la producción de más electricidad a partir de fuentes limpias como la eólica y la solar , y el cambio de combustibles fósiles a electricidad para el transporte y la calefacción de los edificios. La producción de energía de algunas fuentes de energía renovables varía según cuándo sople el viento y brille el sol. Por lo tanto, el cambio a la energía renovable puede requerir mejoras en la red eléctrica , como la incorporación de almacenamiento de energía . Algunos procesos que son difíciles de electrificar pueden utilizar combustible de hidrógeno producido a partir de fuentes de energía de bajas emisiones. En la propuesta de la Agencia Internacional de la Energía para lograr emisiones netas cero para 2050, aproximadamente el 35% de la reducción de las emisiones depende de tecnologías que aún están en desarrollo a partir de 2023.

La participación de mercado de la energía eólica y solar aumentó hasta el 8,5% de la electricidad mundial en 2019, y los costos siguen bajando. El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) estima que sería necesario invertir el 2,5% del producto interno bruto (PIB) mundial en el sistema energético cada año entre 2016 y 2035 para limitar el calentamiento global a 1,5 °C (2,7 °F). Los gobiernos pueden financiar la investigación, el desarrollo y la demostración de nuevas tecnologías de energía limpia. También pueden construir infraestructura para la electrificación y el transporte sostenible. Por último, los gobiernos pueden fomentar el despliegue de energía limpia con políticas como la fijación de precios del carbono , normas para la cartera de energías renovables y la eliminación gradual de los subsidios a los combustibles fósiles . Estas políticas también pueden aumentar la seguridad energética .

Definiciones y antecedentes

     La energía es el hilo conductor que conecta el crecimiento económico, una mayor equidad social y un medio ambiente que permite que el mundo prospere. El desarrollo no es posible sin energía, y el desarrollo sostenible no es posible sin energía sostenible."

El Secretario General de las Naciones Unidas, Ban Ki-moon [3]

Definiciones

La Comisión Brundtland de las Naciones Unidas describió el concepto de desarrollo sostenible , para el cual la energía es un componente clave, en su informe de 1987 Nuestro futuro común . Definió el desarrollo sostenible como la satisfacción de "las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades". [1] Desde entonces, esta descripción del desarrollo sostenible ha sido referenciada en muchas definiciones y explicaciones de la energía sostenible. [1] [4] [5] [6]

No existe una interpretación universalmente aceptada de cómo se aplica el concepto de sostenibilidad a la energía a escala global. [7] Las definiciones de trabajo de energía sostenible abarcan múltiples dimensiones de la sostenibilidad, como las ambientales, económicas y sociales. [6] Históricamente, el concepto de desarrollo energético sostenible se ha centrado en las emisiones y en la seguridad energética . Desde principios de la década de 1990, el concepto se ha ampliado para abarcar cuestiones sociales y económicas más amplias. [8]

La dimensión ambiental de la sostenibilidad incluye las emisiones de gases de efecto invernadero , los impactos en la biodiversidad y los ecosistemas, los desechos peligrosos y las emisiones tóxicas, [7] el consumo de agua, [9] y el agotamiento de los recursos no renovables. [6] Las fuentes de energía con bajo impacto ambiental a veces se denominan energía verde o energía limpia . La dimensión económica de la sostenibilidad cubre el desarrollo económico, el uso eficiente de la energía y la seguridad energética para garantizar que cada país tenga acceso constante a energía suficiente. [7] [10] [11] Las cuestiones sociales incluyen el acceso a energía asequible y confiable para todas las personas, los derechos de los trabajadores y los derechos sobre la tierra. [6] [7]

Impactos ambientales

Las muertes causadas como resultado del uso de combustibles fósiles (áreas de rectángulos en el gráfico) superan ampliamente las resultantes de la producción de energía sostenible (rectángulos apenas visibles en el gráfico). [12]
Fotografía de una mujer que lleva leña que ha recogido sobre su cabeza.
Una mujer de la zona rural de Rajastán (India) recoge leña. El uso de madera y otros combustibles contaminantes para cocinar causa millones de muertes cada año debido a la contaminación del aire en espacios interiores y exteriores .

El sistema energético actual contribuye a muchos problemas ambientales, incluidos el cambio climático , la contaminación del aire, la pérdida de biodiversidad , la liberación de toxinas al medio ambiente y la escasez de agua. A partir de 2019, el 85% de las necesidades energéticas del mundo se satisfacen quemando combustibles fósiles. [13] La producción y el consumo de energía son responsables del 76% de las emisiones anuales de gases de efecto invernadero causadas por el hombre a partir de 2018. [14] [15] El Acuerdo internacional de París de 2015 sobre el cambio climático tiene como objetivo limitar el calentamiento global muy por debajo de los 2 °C (3,6 °F) y preferiblemente a 1,5 °C (2,7 °F); lograr este objetivo requerirá que las emisiones se reduzcan lo antes posible y alcancen el cero neto a mediados de siglo. [16]

La quema de combustibles fósiles y biomasa es una fuente importante de contaminación del aire, [17] [18] que causa aproximadamente 7 millones de muertes cada año, y la mayor carga de enfermedades atribuible se observa en los países de ingresos bajos y medios. [19] La quema de combustibles fósiles en plantas de energía, vehículos y fábricas es la principal fuente de emisiones que se combinan con el oxígeno de la atmósfera para causar lluvia ácida . [20] La contaminación del aire es la segunda causa principal de muerte por enfermedades no infecciosas. [21] Se estima que el 99% de la población mundial vive con niveles de contaminación del aire que superan los límites recomendados por la Organización Mundial de la Salud . [22]

Cocinar con combustibles contaminantes como madera, estiércol animal, carbón o queroseno es responsable de casi toda la contaminación del aire en interiores, que causa un estimado de 1,6 a 3,8 millones de muertes al año, [23] [21] y también contribuye significativamente a la contaminación del aire exterior. [24] Los efectos sobre la salud se concentran entre las mujeres, que probablemente sean las encargadas de cocinar, y los niños pequeños. [24]

Los impactos ambientales van más allá de los subproductos de la combustión. Los derrames de petróleo en el mar dañan la vida marina y pueden causar incendios que liberan emisiones tóxicas. [25] Alrededor del 10% del uso mundial de agua se destina a la producción de energía, principalmente para refrigeración en plantas de energía térmica. En las regiones secas, esto contribuye a la escasez de agua . La producción de bioenergía, la minería y el procesamiento del carbón y la extracción de petróleo también requieren grandes cantidades de agua. [26] La recolección excesiva de madera y otros materiales combustibles para quemar puede causar graves daños ambientales locales, incluida la desertificación . [27]

Objetivos de desarrollo sostenible

Mapa de personas con acceso a la energía. La falta de acceso es más pronunciada en la India, el África subsahariana y el Sudeste Asiático.
Mapa mundial que muestra dónde vivían las personas sin acceso a la electricidad en 2016, principalmente en África subsahariana y el subcontinente indio

Satisfacer las demandas energéticas actuales y futuras de manera sostenible es un desafío crítico para el objetivo global de limitar el cambio climático, manteniendo al mismo tiempo el crecimiento económico y permitiendo que aumenten los niveles de vida. [28] Una energía confiable y asequible, en particular la electricidad, es esencial para la atención de la salud, la educación y el desarrollo económico. [29] En 2020, 790 millones de personas en los países en desarrollo no tenían acceso a la electricidad, y alrededor de 2.600 millones dependen de la quema de combustibles contaminantes para cocinar. [30] [31]

Mejorar el acceso a la energía en los países menos adelantados y hacer que la energía sea más limpia son clave para alcanzar la mayoría de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas para 2030 [32] , que abarcan cuestiones que van desde la acción climática hasta la igualdad de género [33] . El Objetivo de Desarrollo Sostenible 7 pide "acceso a una energía asequible, fiable, sostenible y moderna para todos", incluido el acceso universal a la electricidad y a instalaciones de cocina limpias para 2030 [34].

Conservación de energía

Países como Estados Unidos y Canadá utilizan el doble de energía per cápita que Japón o Europa occidental, y 100 veces más energía comercial per cápita que algunos países africanos.
El consumo mundial de energía es sumamente desigual. Los países de altos ingresos, como Estados Unidos y Canadá, consumen 100 veces más energía per cápita que algunos de los países menos desarrollados de África. [35]

La eficiencia energética (utilizar menos energía para proporcionar los mismos bienes o servicios, o proporcionar servicios comparables con menos bienes) es una piedra angular de muchas estrategias energéticas sostenibles. [36] [37] La ​​Agencia Internacional de Energía (AIE) ha estimado que aumentar la eficiencia energética podría lograr el 40% de las reducciones de emisiones de gases de efecto invernadero necesarias para cumplir los objetivos del Acuerdo de París. [38]

La energía se puede conservar aumentando la eficiencia técnica de los electrodomésticos, vehículos, procesos industriales y edificios. [39] Otro enfoque es utilizar menos materiales cuya producción requiere mucha energía, por ejemplo mediante un mejor diseño de los edificios y el reciclaje. Los cambios de comportamiento, como utilizar videoconferencias en lugar de vuelos de negocios, o hacer viajes urbanos en bicicleta, caminando o en transporte público en lugar de en coche, son otra forma de conservar energía. [40] Las políticas gubernamentales para mejorar la eficiencia pueden incluir códigos de construcción , estándares de rendimiento , precios del carbono y el desarrollo de infraestructura energéticamente eficiente para fomentar cambios en los modos de transporte . [40] [41]

La intensidad energética de la economía mundial (la cantidad de energía consumida por unidad de producto interno bruto (PIB)) es un indicador aproximado de la eficiencia energética de la producción económica. [42] En 2010, la intensidad energética mundial era de 5,6 megajulios (1,6 kWh ) por dólar estadounidense de PIB. [42] Los objetivos de las Naciones Unidas exigen que la intensidad energética disminuya un 2,6% cada año entre 2010 y 2030. [43] En los últimos años, esta meta no se ha cumplido. Por ejemplo, entre 2017 y 2018, la intensidad energética disminuyó solo un 1,1%. [43]

Las mejoras de eficiencia a menudo conducen a un efecto rebote en el que los consumidores utilizan el dinero que ahorran para comprar bienes y servicios con mayor intensidad energética. [44] Por ejemplo, las recientes mejoras de eficiencia técnica en el transporte y los edificios se han visto compensadas en gran medida por las tendencias en el comportamiento de los consumidores , como la selección de vehículos y viviendas más grandes. [45]

Fuentes de energía sostenibles

Fuentes de energía renovables

La inversión en energía limpia se ha beneficiado de la recuperación económica posterior a la pandemia, una crisis energética mundial que implicó precios elevados de los combustibles fósiles y un creciente apoyo político en varios países. [48]

Las fuentes de energía renovable son esenciales para la energía sostenible, ya que generalmente fortalecen la seguridad energética y emiten muchos menos gases de efecto invernadero que los combustibles fósiles. [49] Los proyectos de energía renovable a veces plantean importantes preocupaciones de sostenibilidad, como los riesgos para la biodiversidad cuando se convierten áreas de alto valor ecológico en zonas de producción de bioenergía o en parques eólicos o solares. [50] [51]

La energía hidroeléctrica es la mayor fuente de electricidad renovable, mientras que la energía solar y eólica están creciendo rápidamente. La energía solar fotovoltaica y la eólica terrestre son las formas más baratas de nueva capacidad de generación de energía en la mayoría de los países. [52] [53] Para más de la mitad de los 770 millones de personas que actualmente carecen de acceso a la electricidad, la energía renovable descentralizada, como las minirredes alimentadas con energía solar, es probablemente el método más barato de proporcionarla para 2030. [54] Los objetivos de las Naciones Unidas para 2030 incluyen aumentar sustancialmente la proporción de energía renovable en el suministro energético mundial. [34]

Según la Agencia Internacional de Energía, las fuentes de energía renovables como la eólica y la solar son ahora una fuente común de electricidad y representan el 70% de todas las nuevas inversiones realizadas en la generación de energía del mundo. [55] [56] [57] [58] La Agencia espera que las energías renovables se conviertan en la principal fuente de energía para la generación de electricidad a nivel mundial en los próximos tres años, superando al carbón. [59]

Solar

Largas filas de paneles oscuros, inclinados unos 45 grados a la altura de una persona, se extienden en la distancia bajo la brillante luz del sol.
Una central fotovoltaica en California , Estados Unidos

El Sol es la principal fuente de energía de la Tierra, un recurso limpio y abundante en muchas regiones. [60] En 2019, la energía solar proporcionó alrededor del 3% de la electricidad mundial, [61] principalmente a través de paneles solares basados ​​en células fotovoltaicas (PV). Se espera que la energía solar fotovoltaica sea la fuente de electricidad con la mayor capacidad instalada en todo el mundo para 2027. [59] Los paneles se montan en la parte superior de los edificios o se instalan en parques solares a escala de servicios públicos . Los costos de las células solares fotovoltaicas han disminuido rápidamente, lo que impulsa un fuerte crecimiento de la capacidad mundial. [62] El costo de la electricidad de los nuevos parques solares es competitivo con, o en muchos lugares, más barato que la electricidad de las plantas de carbón existentes. [63] Varias proyecciones del uso futuro de la energía identifican la energía solar fotovoltaica como una de las principales fuentes de generación de energía en una combinación sostenible. [64] [65]

La mayoría de los componentes de los paneles solares se pueden reciclar fácilmente, pero esto no siempre se hace en ausencia de regulación. [66] Los paneles suelen contener metales pesados , por lo que plantean riesgos ambientales si se depositan en vertederos . [67] Un panel solar tarda menos de dos años en producir tanta energía como la que se utilizó para su producción. Se necesita menos energía si los materiales se reciclan en lugar de extraerse. [68]

En la energía solar concentrada , los rayos solares se concentran mediante un campo de espejos, calentando un fluido. La electricidad se produce a partir del vapor resultante con un motor térmico . La energía solar concentrada puede respaldar la generación de energía despachable , ya que parte del calor generalmente se almacena para permitir que se genere electricidad cuando sea necesario. [69] [70] Además de la producción de electricidad, la energía solar se utiliza de manera más directa; los sistemas de calefacción solar térmica se utilizan para la producción de agua caliente, la calefacción de edificios, el secado y la desalinización. [71]

Energía eólica

Fotografía de turbinas eólicas contra un cielo naranja brumoso
Turbinas eólicas en Xinjiang , China

El viento ha sido un importante motor de desarrollo durante milenios, proporcionando energía mecánica para procesos industriales, bombas de agua y barcos de vela. [72] Las turbinas eólicas modernas se utilizan para generar electricidad y proporcionaron aproximadamente el 6% de la electricidad mundial en 2019. [61] La electricidad de los parques eólicos terrestres suele ser más barata que las plantas de carbón existentes y competitiva con el gas natural y la energía nuclear. [63] Las turbinas eólicas también se pueden colocar en alta mar, donde los vientos son más constantes y fuertes que en tierra, pero los costos de construcción y mantenimiento son más altos. [73]

Los parques eólicos terrestres, que suelen construirse en zonas silvestres o rurales, tienen un impacto visual en el paisaje. [74] Aunque las colisiones con turbinas eólicas matan tanto a murciélagos como, en menor medida, a pájaros, estos impactos son menores que los de otras infraestructuras, como ventanas y líneas de transmisión . [75] [76] El ruido y la luz parpadeante creada por las turbinas pueden causar molestias y limitar la construcción cerca de zonas densamente pobladas. La energía eólica, a diferencia de las plantas nucleares y de combustibles fósiles, no consume agua. [77] Se necesita poca energía para la construcción de turbinas eólicas en comparación con la energía producida por la propia planta de energía eólica. [78] Las palas de las turbinas no son totalmente reciclables, y se están realizando investigaciones sobre métodos de fabricación de palas más fáciles de reciclar. [79]

Energía hidroeléctrica

Un río fluye suavemente desde aberturas rectangulares en la base de un alto muro de hormigón inclinado, con cables eléctricos sobre el río.
Presa de Guri , una represa hidroeléctrica en Venezuela

Las centrales hidroeléctricas convierten la energía del agua en movimiento en electricidad. En 2020, la energía hidroeléctrica suministró el 17% de la electricidad mundial, cifra inferior a la de casi el 20% registrada a mediados y finales del siglo XX. [80] [81]

En la energía hidroeléctrica convencional, se crea un embalse detrás de una presa. Las centrales hidroeléctricas convencionales proporcionan un suministro de electricidad muy flexible y despachable . Se pueden combinar con energía eólica y solar para satisfacer picos de demanda y compensar cuando el viento y el sol están menos disponibles. [82]

En comparación con las instalaciones basadas en embalses, la energía hidroeléctrica de pasada generalmente tiene un menor impacto ambiental. Sin embargo, su capacidad para generar energía depende del caudal del río, que puede variar con el clima diario y estacional. Los embalses proporcionan controles de la cantidad de agua que se utilizan para el control de inundaciones y la producción flexible de electricidad, al tiempo que brindan seguridad durante las sequías para el suministro de agua potable y el riego. [83]

La energía hidroeléctrica se encuentra entre las fuentes de energía con los niveles más bajos de emisiones de gases de efecto invernadero por unidad de energía producida, pero los niveles de emisiones varían enormemente entre proyectos. [84] Las emisiones más altas tienden a ocurrir con grandes represas en regiones tropicales. [85] Estas emisiones se producen cuando la materia biológica que queda sumergida en la inundación del embalse se descompone y libera dióxido de carbono y metano. La deforestación y el cambio climático pueden reducir la generación de energía de las represas hidroeléctricas. [82] Dependiendo de la ubicación, las grandes represas pueden desplazar a los residentes y causar un daño ambiental local significativo; la posible falla de la represa podría poner en riesgo a la población circundante. [82]

Geotermia

Tres enormes cilindros de hormigón verticales y entallados, uno de los cuales emite una voluta de vapor, empequeñecen un edificio en primer plano
Torres de refrigeración en una planta de energía geotérmica en Larderello , Italia

La energía geotérmica se produce aprovechando el calor del subsuelo [86] y aprovechándolo para generar electricidad o calentar agua y edificios. El uso de la energía geotérmica se concentra en regiones donde la extracción de calor es económica: se necesita una combinación de altas temperaturas, flujo de calor y permeabilidad (la capacidad de la roca para permitir el paso de fluidos). [87] La ​​energía se produce a partir del vapor creado en los depósitos subterráneos. [88] La energía geotérmica proporcionó menos del 1% del consumo energético mundial en 2020. [89]

La energía geotérmica es un recurso renovable porque la energía térmica se repone constantemente a partir de las regiones más cálidas vecinas y de la desintegración radiactiva de isótopos naturales . [90] En promedio, las emisiones de gases de efecto invernadero de la electricidad basada en geotermia son menos del 5% de las de la electricidad basada en carbón. [84] La energía geotérmica conlleva el riesgo de inducir terremotos, necesita una protección eficaz para evitar la contaminación del agua y libera emisiones tóxicas que pueden capturarse. [91]

Bioenergía

Hombre encendiendo una lámpara colgada del techo.
Un productor lechero keniano enciende una lámpara de biogás. El biogás producido a partir de biomasa es una fuente de energía renovable que se puede quemar para cocinar o para iluminar.
Un campo verde de plantas que parecen hierba de un metro de altura, rodeado de bosques con edificios urbanos en el horizonte lejano.
Una plantación de caña de azúcar para producir etanol en Brasil

La biomasa es material orgánico renovable que proviene de plantas y animales. [92] Puede quemarse para producir calor y electricidad o convertirse en biocombustibles como el biodiésel y el etanol, que pueden utilizarse para alimentar vehículos. [93] [94]

El impacto climático de la bioenergía varía considerablemente dependiendo de dónde provienen las materias primas de biomasa y cómo se cultivan. [95] Por ejemplo, la quema de madera para obtener energía libera dióxido de carbono; esas emisiones se pueden compensar significativamente si los árboles que se talaron se reemplazan por árboles nuevos en un bosque bien gestionado, ya que los nuevos árboles absorberán dióxido de carbono del aire a medida que crezcan. [96] Sin embargo, el establecimiento y cultivo de cultivos bioenergéticos puede desplazar ecosistemas naturales , degradar suelos y consumir recursos hídricos y fertilizantes sintéticos. [97] [98]

Aproximadamente un tercio de toda la madera utilizada para la calefacción y la cocina tradicionales en las zonas tropicales se cosecha de forma no sostenible. [99] Las materias primas para la bioenergía suelen requerir cantidades significativas de energía para su cosecha, secado y transporte; el uso de energía para estos procesos puede emitir gases de efecto invernadero. En algunos casos, los impactos del cambio de uso de la tierra , el cultivo y el procesamiento pueden dar lugar a mayores emisiones generales de carbono para la bioenergía en comparación con el uso de combustibles fósiles. [98] [100]

El uso de tierras agrícolas para el cultivo de biomasa puede resultar en menos tierra disponible para el cultivo de alimentos . En los Estados Unidos, alrededor del 10% de la gasolina de motor ha sido reemplazada por etanol a base de maíz , que requiere una proporción significativa de la cosecha. [101] [102] En Malasia e Indonesia, la tala de bosques para producir aceite de palma para biodiésel ha llevado a graves efectos sociales y ambientales , ya que estos bosques son sumideros de carbono críticos y hábitats para diversas especies. [103] [104] Dado que la fotosíntesis captura solo una pequeña fracción de la energía de la luz solar, producir una cantidad dada de bioenergía requiere una gran cantidad de tierra en comparación con otras fuentes de energía renovable. [105]

Los biocombustibles de segunda generación que se producen a partir de plantas no alimentarias o desechos reducen la competencia con la producción de alimentos, pero pueden tener otros efectos negativos, incluidas compensaciones con las áreas de conservación y la contaminación del aire local. [95] Las fuentes relativamente sostenibles de biomasa incluyen algas , desechos y cultivos cultivados en suelos no aptos para la producción de alimentos. [95]

La tecnología de captura y almacenamiento de carbono se puede utilizar para capturar las emisiones de las plantas de energía bioenergética. Este proceso se conoce como bioenergía con captura y almacenamiento de carbono (BECCS) y puede dar como resultado la eliminación neta de dióxido de carbono de la atmósfera. Sin embargo, la BECCS también puede dar como resultado emisiones positivas netas dependiendo de cómo se cultive, coseche y transporte el material de biomasa. La implementación de la BECCS en las escalas descritas en algunas vías de mitigación del cambio climático requeriría la conversión de grandes cantidades de tierras de cultivo. [106]

Energía marina

La energía marina tiene la participación más pequeña en el mercado energético. Incluye la OTEC , la energía maremotriz , que se está acercando a la madurez, y la energía de las olas , que se encuentra en una etapa más temprana de su desarrollo. Dos sistemas de presas de marea en Francia y en Corea del Sur representan el 90% de la producción mundial. Si bien los dispositivos de energía marina individuales plantean poco riesgo para el medio ambiente, los impactos de los dispositivos más grandes son menos conocidos. [107]

Fuentes de energía no renovables

Reemplazo de combustibles fósiles y mitigación

El cambio del carbón al gas natural tiene ventajas en términos de sostenibilidad. Por cada unidad de energía producida, las emisiones de gases de efecto invernadero durante el ciclo de vida del gas natural son alrededor de 40 veces las emisiones de la energía eólica o nuclear, pero mucho menores que las del carbón. La quema de gas natural produce alrededor de la mitad de las emisiones del carbón cuando se utiliza para generar electricidad y alrededor de dos tercios de las emisiones del carbón cuando se utiliza para producir calor. [108] La combustión de gas natural también produce menos contaminación del aire que el carbón. [109] Sin embargo, el gas natural es un potente gas de efecto invernadero en sí mismo, y las fugas durante la extracción y el transporte pueden anular las ventajas de dejar de utilizar carbón. [110] La tecnología para frenar las fugas de metano está ampliamente disponible, pero no siempre se utiliza. [110]

El cambio del carbón al gas natural reduce las emisiones a corto plazo y, por lo tanto, contribuye a la mitigación del cambio climático . Sin embargo, a largo plazo no ofrece una vía para lograr emisiones netas cero . El desarrollo de infraestructura de gas natural corre el riesgo de generar activos bloqueados y de quedarse estancados , en los que la nueva infraestructura fósil o bien se compromete a décadas de emisiones de carbono o bien tiene que amortizarse antes de que genere ganancias. [111] [112]

Las emisiones de gases de efecto invernadero de las centrales eléctricas que utilizan combustibles fósiles y biomasa pueden reducirse significativamente mediante la captura y almacenamiento de carbono (CCS). La mayoría de los estudios parten del supuesto de que la CCS puede capturar entre el 85 y el 90% de las emisiones de dióxido de carbono (CO2 ) de una central eléctrica. [113] [114] Incluso si el 90% del CO2 emitido se captura en una central eléctrica a carbón, sus emisiones no capturadas siguen siendo muchas veces superiores a las emisiones de la energía nuclear, solar o eólica por unidad de electricidad producida. [115] [116]

Dado que las plantas de carbón que utilizan CCS son menos eficientes, requieren más carbón y, por lo tanto, aumentan la contaminación asociada con la minería y el transporte de carbón. [117] El proceso CCS es costoso y los costos dependen considerablemente de la proximidad de la ubicación a una geología adecuada para el almacenamiento de dióxido de carbono . [118] [119] El despliegue de esta tecnología aún es muy limitado, con solo 21 plantas CCS a gran escala en funcionamiento en todo el mundo en 2020. [120]

Energía nuclear

Gráfico que muestra la proporción de electricidad producida por combustibles fósiles, nucleares y renovables desde 1985 hasta 2020
Desde 1985, la proporción de electricidad generada a partir de fuentes con bajas emisiones de carbono ha aumentado apenas un poco. Los avances en la implementación de energías renovables se han visto contrarrestados en gran parte por la disminución de la participación de la energía nuclear. [121]

La energía nuclear se ha utilizado desde la década de 1950 como una fuente baja en carbono de electricidad de carga base . [122] Las plantas de energía nuclear en más de 30 países generan alrededor del 10% de la electricidad mundial. [123] En 2019, la energía nuclear generó más de una cuarta parte de toda la energía baja en carbono , lo que la convierte en la segunda fuente más grande después de la energía hidroeléctrica. [89]

Las emisiones de gases de efecto invernadero durante el ciclo de vida de la energía nuclear (incluida la minería y el procesamiento del uranio ) son similares a las emisiones de las fuentes de energía renovables. [84] La energía nuclear utiliza poca tierra por unidad de energía producida, en comparación con las principales energías renovables. Además, la energía nuclear no crea contaminación atmosférica local. [124] [125] Aunque el mineral de uranio utilizado para alimentar las plantas de fisión nuclear es un recurso no renovable, existe suficiente para proporcionar un suministro durante cientos o miles de años. [126] [127] Sin embargo, los recursos de uranio a los que se puede acceder de una manera económicamente viable, en el estado actual, son limitados y la producción de uranio difícilmente podría mantenerse durante la fase de expansión. [128] Las vías de mitigación del cambio climático coherentes con objetivos ambiciosos suelen ver un aumento en el suministro de energía nuclear. [129]

Existe controversia sobre si la energía nuclear es sostenible, en parte debido a las preocupaciones en torno a los residuos nucleares , la proliferación de armas nucleares y los accidentes . [130] Los residuos nucleares radiactivos deben gestionarse durante miles de años [130] y las plantas de energía nuclear crean material fisible que puede usarse para armas. [130] Por cada unidad de energía producida, la energía nuclear ha causado muchas menos muertes accidentales y relacionadas con la contaminación que los combustibles fósiles, y la tasa histórica de mortalidad de la energía nuclear es comparable a la de las fuentes renovables. [115] La oposición pública a la energía nuclear a menudo hace que las plantas nucleares sean políticamente difíciles de implementar. [130]

Reducir el tiempo y el costo de construir nuevas plantas nucleares ha sido un objetivo durante décadas, pero los costos siguen siendo altos y los plazos largos. [131] Se están desarrollando varias formas nuevas de energía nuclear, con la esperanza de abordar los inconvenientes de las plantas convencionales. Los reactores reproductores rápidos son capaces de reciclar desechos nucleares y, por lo tanto, pueden reducir significativamente la cantidad de desechos que requieren eliminación geológica , pero aún no se han implementado a gran escala comercialmente. [132] La energía nuclear basada en torio (en lugar de uranio) puede ser capaz de proporcionar una mayor seguridad energética para los países que no tienen un gran suministro de uranio. [133] Los reactores modulares pequeños pueden tener varias ventajas sobre los grandes reactores actuales: debería ser posible construirlos más rápido y su modularización permitiría reducciones de costos mediante el aprendizaje práctico . [134]

Varios países están intentando desarrollar reactores de fusión nuclear , que generarían pequeñas cantidades de desechos y ningún riesgo de explosiones. [135] Aunque la energía de fusión ha avanzado en el laboratorio, el plazo de varias décadas necesario para llevarla a la comercialización y luego ampliarla significa que no contribuirá a un objetivo de cero emisiones netas para 2050 en materia de mitigación del cambio climático. [136]

Transformación del sistema energético

Bloomberg NEF informó que en 2022, la inversión en transición energética global igualó por primera vez a la inversión en combustibles fósiles. [137]

Descarbonización del sistema energético global

Las reducciones de emisiones necesarias para mantener el calentamiento global por debajo de los 2  °C requerirán una transformación sistémica de la forma en que se produce, distribuye, almacena y consume la energía. [13] Para que una sociedad reemplace una forma de energía por otra, deben cambiar múltiples tecnologías y comportamientos en el sistema energético. Por ejemplo, la transición del petróleo a la energía solar como fuente de energía para los automóviles requiere la generación de electricidad solar, modificaciones a la red eléctrica para acomodar las fluctuaciones en la producción de paneles solares o la introducción de cargadores de batería variables y una mayor demanda general, la adopción de automóviles eléctricos y redes de instalaciones de carga de vehículos eléctricos y talleres de reparación. [138]

Muchas vías de mitigación del cambio climático contemplan tres aspectos principales de un sistema energético con bajas emisiones de carbono:

  • El uso de fuentes de energía de bajas emisiones para producir electricidad
  • Electrificación : es decir, un mayor uso de electricidad en lugar de quemar directamente combustibles fósiles.
  • Adopción acelerada de medidas de eficiencia energética [139]

Algunas tecnologías y procesos que consumen mucha energía son difíciles de electrificar, como la aviación, el transporte marítimo y la fabricación de acero. Existen varias opciones para reducir las emisiones de estos sectores: los biocombustibles y los combustibles sintéticos neutros en carbono pueden alimentar muchos vehículos diseñados para quemar combustibles fósiles, pero los biocombustibles no se pueden producir de manera sostenible en las cantidades necesarias y los combustibles sintéticos son actualmente muy caros. [140] Para algunas aplicaciones, la alternativa más destacada a la electrificación es desarrollar un sistema basado en combustible de hidrógeno producido de manera sostenible . [141]

Se espera que la descarbonización total del sistema energético mundial tome varias décadas y se puede lograr en gran parte con las tecnologías existentes. [142] En la propuesta de la AIE para lograr emisiones netas cero para 2050, aproximadamente el 35% de la reducción de las emisiones depende de tecnologías que aún están en desarrollo a partir de 2023. [143] Las tecnologías que son relativamente inmaduras incluyen baterías y procesos para crear combustibles neutros en carbono. [144] [145] El desarrollo de nuevas tecnologías requiere investigación y desarrollo, demostración y reducción de costos mediante la implementación . [144]

La transición a un sistema energético sin emisiones de carbono traerá consigo importantes beneficios colaterales para la salud humana: la Organización Mundial de la Salud estima que los esfuerzos por limitar el calentamiento global a 1,5 °C podrían salvar millones de vidas cada año tan solo con la reducción de la contaminación del aire. [146] [147] Con una buena planificación y gestión, existen vías para proporcionar acceso universal a la electricidad y a una cocina limpia para 2030 de maneras que sean coherentes con los objetivos climáticos. [148] [149] Históricamente, varios países han logrado rápidos avances económicos gracias al uso del carbón. [148] Sin embargo, sigue habiendo una ventana de oportunidad para que muchos países y regiones pobres " salten " la dependencia de los combustibles fósiles desarrollando sus sistemas energéticos basados ​​en energías renovables, siempre que se cuente con una inversión internacional adecuada y con una transferencia de conocimientos. [148]

Integración de fuentes de energía variables

Pequeñas terrazas de casas, con sus tejados completamente inclinados cubiertos con paneles solares
Los edificios del complejo solar de Schlierberg ( Alemania) producen más energía de la que consumen. Incorporan paneles solares en el tejado y están construidos para lograr la máxima eficiencia energética. [150]

Para suministrar electricidad confiable a partir de fuentes de energía renovables variables , como la eólica y la solar, los sistemas de energía eléctrica requieren flexibilidad. [151] La mayoría de las redes eléctricas se construyeron para fuentes de energía no intermitentes, como las centrales eléctricas a carbón. [152] A medida que se integran mayores cantidades de energía solar y eólica en la red, se deben realizar cambios en el sistema energético para garantizar que el suministro de electricidad se corresponda con la demanda. [153] En 2019, estas fuentes generaron el 8,5% de la electricidad mundial, una proporción que ha crecido rápidamente. [61]

Existen diversas maneras de hacer que el sistema eléctrico sea más flexible. En muchos lugares, la generación eólica y solar son complementarias a escala diaria y estacional: hay más viento durante la noche y en invierno, cuando la producción de energía solar es baja. [153] La conexión de diferentes regiones geográficas a través de líneas de transmisión de larga distancia permite una mayor cancelación de la variabilidad. [154] La demanda de energía se puede desplazar en el tiempo a través de la gestión de la demanda de energía y el uso de redes inteligentes , coincidiendo con los momentos en que la producción de energía variable es más alta. Con el almacenamiento de energía en la red , la energía producida en exceso se puede liberar cuando sea necesario. [153] Se podría proporcionar mayor flexibilidad mediante el acoplamiento sectorial , es decir, acoplando el sector eléctrico al sector de la calefacción y la movilidad a través de sistemas de energía a calor y vehículos eléctricos. [155]

La creación de una capacidad excesiva de generación de energía eólica y solar puede contribuir a garantizar la producción de electricidad suficiente incluso en condiciones meteorológicas adversas. En condiciones meteorológicas óptimas, puede ser necesario reducir la generación de energía si no se puede utilizar o almacenar el exceso de electricidad. El desajuste final entre la demanda y la oferta puede cubrirse utilizando fuentes de energía despachables, como la energía hidroeléctrica, la bioenergía o el gas natural. [156]

Almacenamiento de energía

Fotografía con un conjunto de contenedores blancos.
Instalación de almacenamiento de baterías

El almacenamiento de energía ayuda a superar las barreras a la energía renovable intermitente y es un aspecto importante de un sistema de energía sostenible. [157] El método de almacenamiento más comúnmente utilizado y disponible es la hidroelectricidad de almacenamiento por bombeo , que requiere ubicaciones con grandes diferencias de altura y acceso al agua. [157] Las baterías , especialmente las baterías de iones de litio , también se utilizan ampliamente. [158] Las baterías suelen almacenar electricidad durante períodos cortos; se están realizando investigaciones sobre tecnología con capacidad suficiente para durar varias estaciones. [159]

Los costos de las baterías a gran escala en los EE. UU. han caído alrededor de un 70 % desde 2015, sin embargo, el costo y la baja densidad energética de las baterías las hacen poco prácticas para el almacenamiento de energía muy grande necesario para equilibrar las variaciones interestacionales en la producción de energía. [160] El almacenamiento hidroeléctrico bombeado y la conversión de electricidad a gas (conversión de electricidad a gas y viceversa) con capacidad para uso de varios meses se ha implementado en algunos lugares. [161] [162]

Electrificación

Fotografía dos ventiladores, la sección exterior de una bomba de calor.
La sección exterior de una bomba de calor . A diferencia de las calderas de gasoil y gas, utilizan electricidad y son muy eficientes. Por ello, la electrificación de la calefacción puede reducir significativamente las emisiones. [163]

En comparación con el resto del sistema energético, las emisiones se pueden reducir mucho más rápido en el sector eléctrico. [139] En 2019, el 37% de la electricidad mundial se produce a partir de fuentes con bajas emisiones de carbono (energías renovables y nuclear). Los combustibles fósiles, principalmente el carbón, producen el resto del suministro eléctrico. [164] Una de las formas más fáciles y rápidas de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero es eliminar gradualmente las centrales eléctricas de carbón y aumentar la generación de electricidad renovable. [139]

Las vías de mitigación del cambio climático prevén una electrificación extensiva, es decir, el uso de electricidad como sustituto de la quema directa de combustibles fósiles para calentar edificios y para el transporte. [139] Una política climática ambiciosa permitiría duplicar la proporción de energía consumida en forma de electricidad para 2050, desde el 20% en 2020. [165]

Uno de los desafíos que plantea el acceso universal a la electricidad es la distribución de energía a las zonas rurales. Los sistemas de minirredes y fuera de la red basados ​​en energía renovable, como las pequeñas instalaciones solares fotovoltaicas que generan y almacenan suficiente electricidad para una aldea, son soluciones importantes. [166] Un acceso más amplio a una electricidad fiable conduciría a un menor uso de la iluminación a queroseno y de los generadores diésel, que actualmente son comunes en el mundo en desarrollo. [167]

La infraestructura para generar y almacenar electricidad renovable requiere minerales y metales, como cobalto y litio para baterías y cobre para paneles solares. [168] El reciclaje puede satisfacer parte de esta demanda si los ciclos de vida de los productos están bien diseñados, sin embargo, lograr emisiones netas cero aún requeriría grandes aumentos en la minería de 17 tipos de metales y minerales. [168] Un pequeño grupo de países o empresas a veces domina los mercados de estos productos básicos, lo que genera preocupaciones geopolíticas. [169] La mayor parte del cobalto del mundo, por ejemplo, se extrae en la República Democrática del Congo , una región políticamente inestable donde la minería a menudo se asocia con riesgos para los derechos humanos. [168] Un abastecimiento geográfico más diverso puede garantizar una cadena de suministro más flexible y menos frágil . [170]

Hidrógeno

El gas hidrógeno es un elemento ampliamente discutido en el contexto de la energía, como un portador de energía con potencial para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. [171] [172] Esto requiere que el hidrógeno se produzca de manera limpia, en cantidades que permitan abastecer a sectores y aplicaciones donde las alternativas de mitigación más baratas y energéticamente eficientes son limitadas. Estas aplicaciones incluyen la industria pesada y el transporte de larga distancia. [171]

El hidrógeno se puede utilizar como fuente de energía en las pilas de combustible para producir electricidad, o mediante combustión para generar calor. [173] Cuando se consume hidrógeno en las pilas de combustible, la única emisión en el punto de uso es vapor de agua. [173] La combustión del hidrógeno puede provocar la formación térmica de óxidos de nitrógeno nocivos . [173] Las emisiones totales del ciclo de vida del hidrógeno dependen de cómo se produce. Casi todo el suministro actual de hidrógeno del mundo se crea a partir de combustibles fósiles. [174] [175]

El método principal es el reformado de metano con vapor , en el que se produce hidrógeno a partir de una reacción química entre vapor y metano , el principal componente del gas natural. La producción de una tonelada de hidrógeno mediante este proceso emite entre 6,6 y 9,3 toneladas de dióxido de carbono. [176] Si bien la captura y almacenamiento de carbono (CCS) podría eliminar una gran fracción de estas emisiones, la huella de carbono general del hidrógeno del gas natural es difícil de evaluar a partir de 2021 [update], en parte debido a las emisiones (incluido el metano fugitivo y ventilado ) creadas en la producción del propio gas natural. [177]

La electricidad se puede utilizar para dividir las moléculas de agua, produciendo hidrógeno sostenible siempre que la electricidad se haya generado de forma sostenible. Sin embargo, este proceso de electrólisis es actualmente más caro que la creación de hidrógeno a partir de metano sin CCS y la eficiencia de la conversión de energía es inherentemente baja. [141] El hidrógeno se puede producir cuando hay un excedente de electricidad renovable variable , luego almacenarse y usarse para generar calor o para regenerar electricidad. [178] Se puede transformar posteriormente en combustibles líquidos como el amoníaco verde y el metanol verde . [179] La innovación en electrolizadores de hidrógeno podría hacer que la producción a gran escala de hidrógeno a partir de electricidad sea más competitiva en términos de costos . [180]

El combustible de hidrógeno puede producir el calor intenso necesario para la producción industrial de acero, cemento, vidrio y productos químicos, contribuyendo así a la descarbonización de la industria junto con otras tecnologías, como los hornos de arco eléctrico para la fabricación de acero. [181] Para la fabricación de acero, el hidrógeno puede funcionar como un portador de energía limpia y simultáneamente como un catalizador bajo en carbono que reemplaza al coque derivado del carbón . [182] Es probable que el hidrógeno utilizado para descarbonizar el transporte encuentre sus mayores aplicaciones en el transporte marítimo, la aviación y, en menor medida, los vehículos pesados. [171] Para los vehículos ligeros, incluidos los automóviles de pasajeros, el hidrógeno está muy por detrás de otros vehículos de combustible alternativo , especialmente en comparación con la tasa de adopción de vehículos eléctricos de batería , y puede que no desempeñe un papel significativo en el futuro. [183]

Las desventajas del hidrógeno como portador de energía incluyen los altos costos de almacenamiento y distribución debido a su explosividad, su gran volumen en comparación con otros combustibles y su tendencia a hacer que las tuberías sean quebradizas. [177]

Tecnologías de uso de energía

Transporte

Grupo de ciclistas que utilizan un carril bici en Vancouver, Canadá
La infraestructura ciclista utilitaria , como este carril bici en Vancouver , fomenta el transporte sostenible. [184]

El transporte es responsable del 14% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero, [185] pero hay múltiples maneras de hacer que el transporte sea más sostenible. El transporte público normalmente emite menos gases de efecto invernadero por pasajero que los vehículos personales, ya que los trenes y autobuses pueden transportar muchos más pasajeros a la vez. [186] [187] Los vuelos de corta distancia pueden ser reemplazados por trenes de alta velocidad , que son más eficientes, especialmente cuando están electrificados. [188] [189] Promover el transporte no motorizado, como caminar y andar en bicicleta, particularmente en las ciudades, puede hacer que el transporte sea más limpio y saludable. [190] [191]

La eficiencia energética de los automóviles ha aumentado con el tiempo, [192] pero el cambio a vehículos eléctricos es un paso importante hacia la descarbonización del transporte y la reducción de la contaminación del aire. [193] Una gran proporción de la contaminación del aire relacionada con el tráfico consiste en partículas de polvo de la carretera y el desgaste de los neumáticos y las pastillas de freno. [194] Reducir sustancialmente la contaminación de estas fuentes no relacionadas con los tubos de escape no se puede lograr mediante la electrificación; requiere medidas como hacer que los vehículos sean más ligeros y conducirlos menos. [195] Los automóviles ligeros en particular son un candidato principal para la descarbonización mediante tecnología de baterías . El 25% de las emisiones de CO2 del mundo todavía se originan en el sector del transporte. [196]

El transporte de mercancías a larga distancia y la aviación son sectores difíciles de electrificar con las tecnologías actuales, principalmente debido al peso de las baterías necesarias para los viajes de larga distancia, los tiempos de recarga de las baterías y la vida útil limitada de las baterías. [197] [160] Cuando está disponible, el transporte de mercancías por barco y ferrocarril es generalmente más sostenible que por aire y por carretera. [198] Los vehículos de hidrógeno pueden ser una opción para vehículos más grandes, como camiones. [199] Muchas de las técnicas necesarias para reducir las emisiones del transporte marítimo y la aviación aún están en las primeras etapas de su desarrollo, y el amoníaco (producido a partir del hidrógeno) es un candidato prometedor para el combustible de transporte marítimo. [200] El biocombustible de aviación puede ser uno de los mejores usos de la bioenergía si las emisiones se capturan y almacenan durante la fabricación del combustible. [201]

Edificios

Más de un tercio del uso de energía se produce en los edificios y su construcción. [202] Para calentar los edificios, las alternativas a la quema de combustibles fósiles y biomasa incluyen la electrificación mediante bombas de calor o calentadores eléctricos , la energía geotérmica , la calefacción solar central , la reutilización del calor residual y el almacenamiento de energía térmica estacional . [203] [204] [205] Las bombas de calor proporcionan tanto calor como aire acondicionado a través de un solo aparato. [206] La AIE estima que las bombas de calor podrían proporcionar más del 90% de las necesidades de calefacción de espacios y agua a nivel mundial. [207]

Una forma muy eficiente de calentar los edificios es mediante la calefacción urbana , en la que el calor se genera en una ubicación centralizada y luego se distribuye a múltiples edificios a través de tuberías aisladas . Tradicionalmente, la mayoría de los sistemas de calefacción urbana han utilizado combustibles fósiles, pero los sistemas de calefacción urbana modernos y fríos están diseñados para utilizar una alta proporción de energía renovable. [208] [209]

Edificio con torres captadoras de viento
Los dispositivos de refrigeración pasiva , como estas torres de captación de viento en Irán, llevan aire frío a los edificios sin ningún uso de energía. [210]

La refrigeración de los edificios se puede hacer más eficiente mediante un diseño pasivo de los edificios , una planificación que minimice el efecto de isla de calor urbana y sistemas de refrigeración de distrito que enfríen varios edificios con agua fría canalizada. [211] [212] El aire acondicionado requiere grandes cantidades de electricidad y no siempre es asequible para los hogares más pobres. [212] Algunas unidades de aire acondicionado todavía utilizan refrigerantes que son gases de efecto invernadero, ya que algunos países no han ratificado la Enmienda de Kigali que exige utilizar únicamente refrigerantes respetuosos con el clima. [213]

Cocinando

Horno eléctrico de inducción
Para cocinar, las cocinas de inducción eléctricas son una de las opciones más seguras y energéticamente eficientes. [214] [215]

En los países en desarrollo donde las poblaciones sufren pobreza energética , a menudo se utilizan combustibles contaminantes como la madera o el estiércol animal para cocinar. Cocinar con estos combustibles es generalmente insostenible, porque liberan humo nocivo y porque la recolección de madera puede conducir a la degradación forestal. [216] La adopción universal de instalaciones de cocina limpias, que ya son omnipresentes en los países ricos, [214] mejoraría drásticamente la salud y tendría efectos negativos mínimos sobre el clima. [217] [218] Las instalaciones de cocina limpias, por ejemplo, las instalaciones de cocina que producen menos hollín en interiores, suelen utilizar gas natural, gas licuado de petróleo (ambos consumen oxígeno y producen dióxido de carbono) o electricidad como fuente de energía; los sistemas de biogás son una alternativa prometedora en algunos contextos. [214] Las cocinas mejoradas que queman biomasa de manera más eficiente que las cocinas tradicionales son una solución provisional cuando la transición a sistemas de cocina limpios es difícil. [219]

Industria

Más de un tercio del consumo energético corresponde a la industria. La mayor parte de esa energía se utiliza en procesos térmicos: generación de calor, secado y refrigeración . La proporción de energía renovable en la industria fue del 14,5% en 2017, principalmente calor de baja temperatura suministrado por bioenergía y electricidad. Las actividades más intensivas en energía en la industria tienen las proporciones más bajas de energía renovable, ya que enfrentan limitaciones para generar calor a temperaturas superiores a los 200 °C (390 °F). [220]

Para algunos procesos industriales, será necesaria la comercialización de tecnologías que aún no se han construido ni se han operado a gran escala para eliminar las emisiones de gases de efecto invernadero. [221] La fabricación de acero , por ejemplo, es difícil de electrificar porque tradicionalmente utiliza coque , que se deriva del carbón, tanto para crear calor a muy alta temperatura como ingrediente del propio acero. [222] La producción de plástico, cemento y fertilizantes también requiere cantidades significativas de energía, con posibilidades limitadas disponibles para descarbonizar. [223] Un cambio a una economía circular haría que la industria fuera más sostenible, ya que implica reciclar más y, por lo tanto, utilizar menos energía en comparación con la inversión energética para extraer y refinar nuevas materias primas . [224]

Políticas gubernamentales

"La introducción de nuevas tecnologías energéticas en el mercado puede llevar a menudo varias décadas, pero el imperativo de alcanzar emisiones netas cero a nivel mundial para 2050 significa que el progreso tiene que ser mucho más rápido. La experiencia ha demostrado que el papel del gobierno es crucial para acortar el tiempo necesario para introducir nuevas tecnologías en el mercado y difundirlas ampliamente".

Agencia Internacional de Energía (2021) [225]

Las políticas gubernamentales bien diseñadas que promueven la transformación del sistema energético pueden reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y mejorar la calidad del aire simultáneamente, y en muchos casos también pueden aumentar la seguridad energética y disminuir la carga financiera del uso de energía. [226]

Desde la década de 1970 se han utilizado normas ambientales para promover un uso más sostenible de la energía. [227] Algunos gobiernos se han comprometido a fijar fechas para eliminar gradualmente las centrales eléctricas de carbón y poner fin a la exploración de nuevos combustibles fósiles . Los gobiernos pueden exigir que los nuevos automóviles produzcan cero emisiones o que los nuevos edificios se calienten con electricidad en lugar de gas. [228] Las normas de cartera de energía renovable de varios países exigen que las empresas de servicios públicos aumenten el porcentaje de electricidad que generan a partir de fuentes renovables. [229] [230]

Los gobiernos pueden acelerar la transformación del sistema energético liderando el desarrollo de infraestructura como líneas de transmisión eléctrica de larga distancia, redes inteligentes y tuberías de hidrógeno. [231] En el transporte, la infraestructura y los incentivos adecuados pueden hacer que los viajes sean más eficientes y menos dependientes del automóvil. [226] La planificación urbana que desalienta la expansión urbana puede reducir el uso de energía en el transporte local y los edificios, al tiempo que mejora la calidad de vida. [226] Las políticas de investigación, adquisición e incentivos financiadas por el gobierno han sido históricamente fundamentales para el desarrollo y la maduración de tecnologías de energía limpia, como las baterías solares y de litio. [232] En el escenario de la AIE para un sistema de energía de emisiones netas cero para 2050, la financiación pública se moviliza rápidamente para llevar una gama de tecnologías más nuevas a la fase de demostración y alentar su implementación. [233]

Fotografía de una fila de automóviles enchufados a cajas metálicas achaparradas bajo un techo.
Varios países y la Unión Europea se han comprometido a fijar fechas para que todos los automóviles nuevos sean vehículos de cero emisiones . [228]

La tarificación del carbono (como un impuesto a las emisiones de CO2 ) ofrece a las industrias y a los consumidores un incentivo para reducir las emisiones y les permite elegir cómo hacerlo. Por ejemplo, pueden pasar a fuentes de energía de bajas emisiones, mejorar la eficiencia energética o reducir el uso de productos y servicios de alto consumo energético. [234] La tarificación del carbono ha encontrado un fuerte rechazo político en algunas jurisdicciones, mientras que las políticas específicas en materia de energía tienden a ser políticamente más seguras. [235] [236] La mayoría de los estudios indican que para limitar el calentamiento global a 1,5  °C, la tarificación del carbono debería complementarse con políticas estrictas específicas en materia de energía. [237]

A partir de 2019, el precio del carbono en la mayoría de las regiones es demasiado bajo para alcanzar los objetivos del Acuerdo de París. [238] Los impuestos al carbono proporcionan una fuente de ingresos que se puede utilizar para reducir otros impuestos [239] o ayudar a los hogares de menores ingresos a afrontar costos energéticos más altos. [240] Algunos gobiernos, como la UE y el Reino Unido, están explorando el uso de ajustes fronterizos de carbono . [241] Estos imponen aranceles a las importaciones de países con políticas climáticas menos estrictas, para garantizar que las industrias sujetas a precios internos del carbono sigan siendo competitivas. [242] [243]

La escala y el ritmo de las reformas de políticas que se han iniciado a partir de 2020 son mucho menores que las necesarias para cumplir los objetivos climáticos del Acuerdo de París. [244] [245] Además de las políticas nacionales, se requiere una mayor cooperación internacional para acelerar la innovación y ayudar a los países más pobres a establecer un camino sostenible hacia el acceso pleno a la energía. [246]

Los países pueden apoyar las energías renovables para crear empleos. [247] La ​​Organización Internacional del Trabajo estima que los esfuerzos por limitar el calentamiento global a 2 °C darían como resultado la creación neta de empleos en la mayoría de los sectores de la economía. [248] Se prevé que se crearían 24 millones de nuevos empleos para 2030 en áreas como la generación de electricidad renovable, la mejora de la eficiencia energética en los edificios y la transición a vehículos eléctricos. Se perderían seis millones de empleos en sectores como la minería y los combustibles fósiles. [248] Los gobiernos pueden hacer que la transición a la energía sostenible sea más factible política y socialmente garantizando una transición justa para los trabajadores y las regiones que dependen de la industria de los combustibles fósiles, a fin de garantizar que tengan oportunidades económicas alternativas. [148]

Finanzas

Gráfico de la inversión mundial en energía renovable, calefacción y transporte eléctricos y otras fuentes de energía no basadas en combustibles fósiles
El transporte electrificado y la energía renovable son áreas clave de inversión para la transición a la energía renovable . [249] [250]

La obtención de fondos suficientes para la innovación y la inversión es un requisito previo para la transición energética. [251] El IPCC estima que para limitar el calentamiento global a 1,5 °C, se necesitarían invertir 2,4 billones de dólares estadounidenses en el sistema energético cada año entre 2016 y 2035. La mayoría de los estudios proyectan que estos costos, equivalentes al 2,5% del PIB mundial, serían pequeños en comparación con los beneficios económicos y de salud. [252] La inversión anual promedio en tecnologías energéticas bajas en carbono y eficiencia energética tendría que ser seis veces mayor para 2050 en comparación con 2015. [253] La falta de financiación es particularmente aguda en los países menos desarrollados, que no son atractivos para el sector privado. [254]

La Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático estima que la financiación climática ascendió a 681.000 millones de dólares en 2016. [255] La mayor parte de esta inversión corresponde a inversiones del sector privado en el despliegue de energías renovables, inversiones del sector público en transporte sostenible e inversiones del sector privado en eficiencia energética. [256] El Acuerdo de París incluye una promesa de aportar 100.000 millones de dólares adicionales al año de los países desarrollados a los países pobres para la mitigación y adaptación al cambio climático. Esta meta no se ha cumplido y la medición del progreso se ha visto obstaculizada por normas contables poco claras. [257] [258] Si las empresas con un uso intensivo de energía, como las de productos químicos, fertilizantes, cerámica, acero y metales no ferrosos, invierten significativamente en I+D, su uso en la industria podría representar entre el 5% y el 20% de toda la energía utilizada. [259] [260]

La financiación y los subsidios a los combustibles fósiles son una barrera importante para la transición energética. [261] [251] Los subsidios globales directos a los combustibles fósiles fueron de 319 mil millones de dólares en 2017. Esta cifra aumenta a 5,2 billones de dólares cuando se incluyen los costos indirectos, como los efectos de la contaminación del aire. [262] Ponerles fin podría llevar a una reducción del 28% en las emisiones globales de carbono y una reducción del 46% en las muertes por contaminación del aire. [263] La financiación para la energía limpia se ha visto prácticamente intacta por la pandemia de COVID-19 , y los paquetes de estímulo económico relacionados con la pandemia ofrecen posibilidades para una recuperación verde . [264] [265]

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Fuentes

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