Solar se ha convertido en el nuevo tipo de generación de electricidad favorito del mundo, según datos globales que muestran que se está instalando más capacidad de energía solar fotovoltaica (PV) que cualquier otra tecnología de generación.
En todo el mundo, se instalaron algunos gigawatts 73 de nueva capacidad solar fotovoltaica en 2016. La energía eólica ocupó el segundo lugar (55GW), con el carbón relegado a la tercera (52GW), seguido del gas (37GW) e hidro (28GW).
Juntos, PV y viento representan 5.5% de la generación de energía actual (como al final de 2016), pero crucialmente constituyeron casi la mitad de toda la capacidad neta de nueva generación instalada en todo el mundo durante el año pasado.
Es probable que la construcción de nuevas centrales eléctricas de carbón disminuya, posiblemente con bastante rapidez, porque la energía fotovoltaica y la eólica ahora son competitivas en cuanto a los costos en casi todas partes.
Hydro sigue siendo importante en los países en desarrollo que aún tienen ríos para represas. Mientras tanto, otras tecnologías de bajas emisiones, como la nuclear, la bioenergía, la energía solar térmica y la geotérmica, tienen pequeñas cuotas de mercado.
La energía fotovoltaica y la eólica ahora tienen grandes ventajas en términos de costo, escala de producción y cadenas de suministro que es es difícil ver cualquier otra tecnología de bajas emisiones desafiándolos dentro de la próxima década más o menos.
Ese es ciertamente el caso en Australia, donde la fotovoltaica y la eólica comprenden virtualmente toda la capacidad de nueva generación, y donde la capacidad de energía solar fotovoltaica es configurado para llegar a 12GW por 2020. El viento y la energía solar fotovoltaica están siendo instalado a una tasa combinada de aproximadamente 3GW por año, impulsado en gran medida por el gobierno federal Objetivo de energía renovable (RET).
Esto duplica o triplica la tasa de los últimos años y es un bienvenido regreso al crecimiento después de varios años de actividad moderada debido a la incertidumbre política sobre el RET.
Si se mantiene esta tasa, entonces 2030 más de la mitad de la electricidad australiana provendrá de energía renovable y Australia habrá cumplido su promesa bajo el acuerdo climático de París puramente a través de ahorros en emisiones dentro de la industria eléctrica.
Para llevar la idea aún más lejos, si Australia duplicara la tasa actual de instalación fotovoltaica y fotovoltaica combinada a 6GW por año, alcanzaría 100% de electricidad renovable en aproximadamente 2033. Modelado por mi grupo de investigación sugiere que esto no sería difícil, dado que estas tecnologías son ahora más baratas que la electricidad del carbón y el gas de nueva construcción.
Futuro renovable al alcance
La prescripción de una red eléctrica renovable 100% asequible, estable y factible es relativamente sencilla:
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Use principalmente PV y viento. Estas tecnologías son más económicas que otras tecnologías de baja emisión, y Australia tiene mucho sol y viento, razón por la cual estas tecnologías ya se han implementado ampliamente. Esto significa que, en comparación con otras fuentes de energía renovables, tienen proyecciones de precios más confiables y evitan la necesidad de suposiciones heroicas sobre el éxito de opciones de energía limpia más especulativas.
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Distribuye la generación en un área muy grande. La expansión de las instalaciones eólicas y fotovoltaicas en amplias áreas, digamos un millón de kilómetros cuadrados desde el norte de Queensland hasta Tasmania, permite el acceso a una amplia gama de climas diferentes y también ayuda a atenuar los picos en la demanda de los usuarios.
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Construir interconectores. Conecte la amplia red de energía fotovoltaica y eólica con líneas eléctricas de alta tensión del tipo ya utilizado para mover la electricidad entre los estados.
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Agrega almacenamiento El almacenamiento puede ayudar a unir la generación de energía con los patrones de demanda. La opción más barata es almacenamiento de energía hidroeléctrica bombeada (PHES), Con el apoyo de baterías y gestión de la demanda.
Australia actualmente tiene tres sistemas PHES: Tumut 3, Kangaroo Valleyy Wivenhoe - todos los cuales están en ríos. Pero hay una gran cantidad de sitios potenciales fuera del río.
En un proyecto financiado por el Agencia Australiana de Energías Renovables, hemos identificado sobre 5,000 sitios en el sur de Australia, Queensland, Tasmania, el distrito de Canberra y el distrito de Alice Springs que son potencialmente aptos para el almacenamiento hidráulico bombeado.
Cada uno de estos sitios tiene entre 7 y 1,000 veces el potencial de almacenamiento del La batería Tesla se está instalando actualmente para soportar la red de Australia del Sur. Además, la bomba hidráulica bombeada tiene una vida útil de 50 años, en comparación con los años de 8-15 para baterías.
Es importante destacar que la mayoría de los sitios prospectivos PHES se encuentran cerca de donde viven las personas y donde se están construyendo nuevas granjas fotovoltaicas y eólicas.
Una vez que se complete la búsqueda de sitios en Nueva Gales del Sur, Victoria y Australia Occidental, esperamos descubrir 70-100 veces más potencial de almacenamiento de energía PHES que el requerido para soportar una red eléctrica renovable 100% en Australia.
Administrando la grilla
Los generadores de combustible fósil actualmente brindan otro servicio a la red, además de generar electricidad. Ayudan a equilibrar el suministro y la demanda, en escalas de tiempo hasta segundos, a través de la "energía inercial" almacenada en sus generadores de giro pesado.
Pero en el futuro, este servicio puede ser realizado por generadores similares utilizados en los sistemas de bombeo hidráulico. Y la oferta y la demanda también pueden combinarse con la ayuda de baterías de respuesta rápida, gestión de la demanda e "inercia sintética" de parques fotovoltaicos y eólicos.
Wind y PV están entregando una competencia cada vez más dura para el gas en todo el mercado de la energía. El precio de la energía eólica y fotovoltaica a gran escala en 2016 era A $ 65-78 por megavatio hora. Esto está debajo del precio al por mayor actual de la electricidad en el Mercado Nacional de Electricidad.
Abundante evidencia anecdótica sugiere que el precio de la energía eólica y fotovoltaica ha caído a A $ 60-70 por MWh este año a medida que la industria despega. Es probable que los precios caigan por debajo de A $ 50 por MWh en unos pocos años, para que coincidan con los precios de referencia internacionales actuales. Por lo tanto, el costo neto de mudarse a un sistema de electricidad renovable 100% durante los próximos años 15 es cero en comparación con la continuación de la construcción y mantenimiento de instalaciones para el sistema actual alimentado con combustibles fósiles.
El gas ya no puede competir con el viento y la energía fotovoltaica para la entrega de electricidad. Bombas de calor eléctricas están expulsando gas del agua y calentando el espacio. Incluso para la entrega de calor a alta temperatura para la industria, el gas debe costar menos de A $ 10 por gigajulio para competir con los hornos eléctricos propulsados por energía eólica y fotovoltaica que cuestan A $ 50 por MWh.
Es importante destacar que, cuanto más se implementen sistemas fotovoltaicos y eólicos de bajo costo en el actual entorno eléctrico de alto costo, más reducirán los precios.
Luego está la cuestión de otros tipos de uso de energía además de la electricidad, como el transporte, la calefacción y la industria. La forma más económica de hacer que estas fuentes de energía sean ecológicas es electrificar prácticamente todo y luego conectarlas a una red eléctrica que funciona con energías renovables.
Se puede lograr una reducción del 55% en las emisiones de gases de efecto invernadero de Australia mediante la conversión de la red eléctrica en energías renovables, junto con la adopción masiva de vehículos eléctricos para el transporte terrestre y bombas de calor eléctricas para calefacción y refrigeración. Más allá de esto, podemos desarrollar vías renovables impulsadas por electricidad para fabricar combustibles y sustancias químicas a base de hidrocarburos, principalmente a través de la electrólisis del agua para obtener hidrógeno y captura de carbono de la atmósfera, para lograr una reducción de 83% en las emisiones (con el% 17 residual de emisiones provenientes principalmente de la agricultura y la limpieza de tierras).
Hacer todo esto significaría triplicar la cantidad de electricidad que producimos, de acuerdo con la estimación preliminar de mi grupo de investigación.
Pero no hay escasez de energía solar y eólica para lograr esto, y los precios están cayendo rápidamente. Podemos construir un futuro de energía limpia a un costo modesto si queremos.
Sobre el Autor
Andrew Blakers, profesor de ingeniería, Universidad Nacional de Australia
Este artículo es de La conversación. Leer el articulo original.
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