Hace unos 10-15 años, la “energía verde” parecía un entretenimiento para los países ricos y ricos: el costo de la energía generada por los molinos de viento y las plantas de energía solar era incomparablemente más alto que el costo de un kilovatio-hora obtenido de la quema de combustibles fósiles. Reducir el efecto invernadero, minimizar las emisiones y otros argumentos a favor de la ecología a menudo pasaron a un segundo plano tan pronto como se llegó al componente económico: después de todo, ¿cuál es el punto de iniciar la construcción de una estación solar si la energía de la misma será mucho más caro que, por ejemplo, del carbón ...
Sin embargo, entonces tuvo lugar una revolución silenciosa ante nuestros ojos. Durante los últimos 10 años, el costo de la energía de fuentes renovables se ha reducido varias veces e igualado a la energía tradicional (¡e incluso se ha vuelto más bajo!), Mientras que el precio de la energía de los combustibles fósiles se mantuvo aproximadamente al mismo nivel, y en el caso de la energía nuclear. la energía, por el contrario, aumentó en general.
¿Por qué la energía verde se abarata tan rápidamente? ¿Y a qué puede conducir este proceso? Hemos seleccionado los más importantes de la publicación de Max Roser, editor del portal Our World in Data.
El precio como factor determinante
Diagrama 1. Imagen original.
Hoy en día, los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas) representan aproximadamente el 79% de la producción energética mundial. Y esto tiene serias consecuencias negativas: la infografía anterior compara la tasa de mortalidad de la población debido a la contaminación del aire (izquierda) y la cantidad de gases de efecto invernadero producidos (derecha).
La quema de combustibles fósiles representa el 87% de todas las emisiones globales de CO2, y esto pone en peligro no solo la vida de nuestros descendientes, sino a toda la biosfera en su conjunto. Y esta es la razón de la muerte de muchas personas en nuestro tiempo: cada año por estas emisiones mueren3,6 millones de personas en todo el mundo. Esto es seis veces más que la tasa de mortalidad por asesinatos, guerras y ataques terroristas combinados.
En el gráfico 1 se desprende claramente que las alternativas a los combustibles fósiles, como las fuentes de energía renovable (FER) y la energía nuclear, son órdenes de magnitud más seguras y limpias.
Pero, ¿por qué, entonces, la economía global todavía depende de los combustibles fósiles?
La respuesta es simple: la razón es que este tipo de combustible en particular ha sido el más barato durante mucho tiempo. Más barato que todas las demás fuentes de energía. Es por esto que hoy en día el carbón todavía proporciona el 37% de la electricidad mundial. El gas ocupa el segundo lugar (24%). Y juntos son la mayor fuente del efecto invernadero, contribuyendo con el 30% de todas las emisiones globales.
Diagrama 2. Imagen original .
El gráfico 2 muestra cuánto ha cambiado el precio de la electricidad de fuentes no renovables durante la última década. Para mayor objetividad y claridad, el costo se expresa en “costo normalizado de la electricidad” (NSE, LCOE). NSE es el costo promedio estimado de producción de electricidad durante todo el ciclo de vida de una planta de energía (incluidas todas las inversiones, costos e ingresos posibles). El NSE tiene en cuenta el costo de construcción de la planta de energía en sí, así como los costos actuales de combustible y operación para todo el período de operación. Así, si el NSE de tu central eléctrica es superior al de otras, tendrás que trabajar muy duro para encontrar un comprador para tu costosa electricidad y, con una alta probabilidad, abandonarás esta idea en favor de una económicamente más rentable. opción.
Como puede verse en el Diagrama 2, durante los últimos 10 años, el precio de la energía nuclear ha aumentado, el precio del gas ha bajado y el precio del carbón se ha mantenido casi sin cambios. Lo que hay detrás de estos gráficos, lo veremos un poco más adelante.
Diagrama 3. Imagen original.
El diagrama 3 muestra el mismo gráfico, pero con una adición importante: muestra la dinámica de la disminución del costo de la electricidad procedente de fuentes renovables (tenga en cuenta que todos los precios se calcularon sin incluir los subsidios). Mire cómo la situación con el costo de las energías renovables ha cambiado radicalmente en los últimos años. Literalmente “ayer”, hace 10 años, era mucho más barato y más racional construir otra central eléctrica de carbón que molestarse con generadores solares o eólicos. El "viento" era más caro que el carbón en un 22%, y el "sol", hasta en un 223%.
Sin embargo, muchas cosas han cambiado en los últimos 10 años. En 2009, la electricidad de las instalaciones fotovoltaicas costaba $ 359 por MWh, y ahora es un 89% menos. Y lo más interesante: ahora, para recuperar el costo de construir una nueva central eléctrica de carbón, tendrá que cobrar a los usuarios finales un precio más alto por la energía que si construyera una planta de energía eólica o solar de la misma capacidad. .
Este es un cambio verdaderamente fundamental y, por supuesto, ha tenido un impacto en la industria de la energía. En los últimos años, la energía eólica y solar se ha desarrollado rápidamente: en 2019, fue la energía renovable la que supuso el 72% de todas las nuevas capacidades puestas en funcionamiento.
Pero ¿por qué sucede esto? ¿Cómo se las arregló la energía verde para lograr una reducción de costos tan rápida?
El hecho es que los costos de producción de energía a partir de fuentes fósiles (así como la energía nuclear) están esencialmente influenciados por dos factores:
- el costo del combustible en sí;
- costos operativos de la planta de energía.
Por el contrario, las fuentes de energía renovable tienen combustible "gratis": no necesitan ser extraídas ni transportadas. Y los costos operativos son significativamente más bajos. El principal factor que determina el costo de la energía renovable es la propia tecnología de producción .
De los precios cósmicos al mercado masivo
Hagamos una pequeña excursión al pasado y recordemos cómo fue la industria fotovoltaica. Una de las primeras menciones del costo de la electricidad solar se remonta a 1956. Luego fue de $ 1,865 por vatio (en precios de 2019 y ajustado por inflación). Pero un vatio no es nada. Un panel solar moderno convencional instalado en el techo de una casa produce alrededor de 320 vatios, y a ese precio en 1956 nos habría costado hasta $ 596,800. Por supuesto, no había duda de competitividad.
Pero gracias a la exploración espacial. Gracias a ellos, tuvo lugar la primera aplicación práctica de la energía solar: en 1958, el satélite estadounidense "Avangard-I" y el soviético "Sputnik-3" recibieron una batería solar. A lo largo de la década de 1960, la industria espacial siguió siendo el principal consumidor de energía fotovoltaica. La demanda creció, y la producción también creció, y las tecnologías se optimizaron gradualmente. Como resultado, el costo de los módulos solares, aunque lentamente, disminuyó de manera constante.
En la década de 1970, la "tecnología espacial" finalmente llegó a la Tierra. Las primeras aplicaciones terrestres de los paneles solares fueron intentos de electrificar lugares de difícil acceso que eran demasiado costosos para conectar a las redes eléctricas convencionales: faros, cruces ferroviarios, etc. El punto superior izquierdo en el gráfico 4 es el costo de un vatio en 1976: $ 112 (ajustado por inflación). Tenga en cuenta que la generación total de energía solar global en ese momento era de alrededor de 0,3 MW. Esto, por supuesto, ya era un progreso inaudito (en comparación con 1956, ¡el precio bajó un 94%!), Pero 0.3 MW, lamentablemente, todavía está lejos de una escala industrial.
Diagrama 4. Imagen original .
Pero de hecho, todo apenas comenzaba ... El gráfico del Diagrama 4, en el que ambas escalas (ejes) son logarítmicas, demuestra claramente cómo, año tras año, hasta nuestros días, el precio de los paneles solares traspasaba el curva ": mientras que la puesta en servicio de nuevas capacidades creció exponencialmente, el costo de los módulos solares disminuyó exponencialmente. Cuanto más amplia se hizo la producción, más barato fue el costo de producción, y esto, a su vez, condujo a un aumento aún mayor en la producción: estas son las mismas economías de escala que encontramos en casi todas partes. Además, por supuesto, el apoyo del gobierno ayudó, que, debido a los subsidios, pudo reducir el precio en las etapas más tempranas y costosas.
Los avances que han hecho posible tal reducción del precio de los paneles solares afectan, de hecho, a todo el proceso de fabricación. Las empresas se han vuelto más grandes y eficientes; La I + D se ha vuelto más eficaz; se mejoró la producción de obleas de silicio; la escala de extracción de materias primas se expandió; los módulos se hicieron más fuertes y duraderos; competencia desarrollada; reducción de los costos de capital de producción. Estas y muchas otras mejoras grandes y pequeñas dieron forma al proceso general que condujo a ahorros continuos de costos.
Si tomamos la tasa de reducción de costos ya que la producción se duplica como una especie de "tasa de aprendizaje", entonces, en el caso de los paneles solares, esta cifra fue del 20,2%. La tecnología de fabricación rápidamente se volvió más barata y, entre 1976 y 2019, el costo de las baterías cayó de $ 106 a $ 0,38 por vatio generado. Un cambio exponencial similar en la "curva de aprendizaje" nos es bien conocido por otras tecnologías: el ejemplo más famoso es el costo de las computadoras (procesadores) y la famosa "ley de Moore" .
Pero estamos más interesados en los precios, no de los paneles solares, sino de la electricidad generada por ellos. La Figura 5 compara la energía no renovable (nuclear y carbón) con la energía renovable (solar, eólica terrestre y marina).
Diagrama 5. Imagen original.
Este gráfico también es logarítmico y muestra que la "curva de aprendizaje" que vimos en el caso de una caída en los precios de los paneles solares también se repite aquí. El costo de la electricidad verde disminuye exponencialmente a medida que aumenta su producción. Con cada duplicación de la producción, el costo de 1 vatio se reduce en un 36% (para energía solar) y un 23% (energía eólica terrestre). Pero la energía de las turbinas eólicas marinas sigue siendo relativamente cara: solo una cuarta parte más barata que la energía nuclear y un poco más cara que el carbón. Sin embargo, los expertos esperan una rápida disminución en el costo de este tipo de energía en los próximos años, principalmente debido a turbinas más grandes y una mayor utilización debido al viento constante.
Por lo tanto, la producción de electricidad a partir de fuentes de energía renovables demuestra la dinámica de una disminución rápida y constante. ¿Qué pasa con la energía tradicional?
Precio mundial del carbón de 2010 a 2019 disminuyó de $ 111 a $ 109, es decir en solo un 2%, en el contexto del hecho de que la reducción en el costo de la energía solar fue del 89% y la eólica, del 70%. El estancamiento de los precios de la electricidad a carbón durante los últimos 10 años no es sorprendente. Históricamente, la dinámica de su costo nunca ha seguido la "curva de aprendizaje": era y sigue siendo relativamente barata. Pero ya no será mucho más barato. En primer lugar, las centrales eléctricas modernas de carbón tienen poco margen para ganancias de eficiencia significativas: las empresas más eficientes alcanzan una eficiencia del 47% y, en promedio, es de alrededor del 33%. En segundo lugar, el precio de la electricidad a carbón depende en gran medida de los costos de las materias primas que se consumen.hasta el 40% de los costos totales de producción. Incluso si el precio de la construcción de centrales eléctricas de carbón disminuye significativamente y su eficiencia aumenta, el precio del combustible seguirá bloqueando la dinámica de reducción de costos.
Pero el precio de la electricidad a partir del gas, por el contrario, ha disminuido un 32% en los últimos 10 años, a 56 dólares por MWh. Una de las razones es la reducción del costo de construcción de las plantas de procesamiento. Pero otra razón es mucho más importante: una disminución significativa en el precio del gas en sí como materia prima después del pico de costo en 2008, incluso debido a un aumento en la oferta con tecnología de fracturamiento hidráulico. Sin embargo, este descenso en los precios de las materias primas es temporal: el precio del gas es actualmente más alto . hace dos o tres décadas. Es poco probable que continúe en el futuro y, obviamente, no es necesario hablar de ninguna "curva de aprendizaje" en relación con el costo de la electricidad a gas.
La energía nuclear, como puede verse en el diagrama 5, en general ha subido de precio y esta tendencia continuará a largo plazo. La construcción de centrales nucleares se ha vuelto más cara, incluso porque la industria ha endurecido la regulación. Además, en los últimos años, no se han construido tantas nuevas centrales nucleares en el mundo y, como resultado, no ha habido economías de escala. Por tanto, el coste medio mundial de la energía nuclear (como la NSE) ha aumentado en general. Lo cual, sin embargo, no niega la gran diferencia en las tendencias de los precios entre países y regiones individuales. Por ejemplo, si en EE. UU. Y Gran Bretaña los precios y el período de construcción de las estaciones han aumentado significativamente, en Francia y Corea del Sur se mantienen en el mismo nivel. Según varios expertos, los países donde la construcción de reactores está más estandarizada han logrado evitar un salto de precios. Si la estandarización se generaliza y el crecimiento en el número de nuevas plantas de energía nuclear deja de estancarse, entonces existe la posibilidad de que el costo de la energía nuclear disminuya.Es poco probable que alguna vez alcance la dinámica exponencial del costo de la energía renovable, pero podrá complementar de manera efectiva la energía renovable donde esta última enfrenta problemas. Además, no se olvide de las posibles perspectivas de los reactores termonucleares, que teóricamente pueden cambiar por completo el sistema mundial de suministro de energía.
Conclusión
Entonces, ¿por qué las energías renovables se están volviendo más baratas tan rápidamente? Como se desprende de los argumentos anteriores, la característica principal que distingue fundamentalmente a las RES de los combustibles fósiles es que su costo sigue una “curva de aprendizaje” exponencial. Las centrales eléctricas que utilizan fuentes renovables no requieren costos de combustible y son relativamente económicas de operar y mantener. Su precio (NSE) depende únicamente del costo de la tecnología. Y estas tecnologías, ya sean solares, eólicas o de almacenamiento, siguen una curva de aprendizaje: cada duplicación de la capacidad conduce a una reducción correspondiente en los costos. Cuanto más generalizados se vuelven los generadores eólicos y fotovoltaicos, más rápido disminuye su costo.
Por lo tanto, cuanta más energía verde introduzcamos hoy, más, debido a la reducción de costes, podremos introducir mañana. En consecuencia, al expandir el uso de fuentes de energía renovables, resolveremos simultáneamente dos problemas: reduciremos las consecuencias negativas de las emisiones y el efecto invernadero y, quizás aún más importante, obtendremos electricidad más barata. Y esto, en última instancia, conducirá a un aumento de los ingresos reales de la población, al crecimiento económico y a la reducción de la pobreza.
