El sistema energético actual, que abarca tanto la producción como el consumo de recursos energéticos es muy complejo. Este sistema se ha ido optimizado durante siglos, está profundamente arraigado en la economía global y sirve a millones de personas. Además, es altamente eficiente. La energía se puede distribuir con relativa facilidad donde y cuando se necesite, porque los combustibles actuales son densos en energía y fácilmente transportables.
A pesar de todas sus ventajas, el sistema actual también tiene grandes fallos. Actualmente, aproximadamente dos tercios de la energía se desperdician y, además, el sistema genera más del 85 por ciento de las emisiones globales de dióxido de carbono (CO2).
Las empresas y los países están ahora comprometidos en un esfuerzo por transformar el sistema energético y reducir esas emisiones, y hacerlo en solo unas pocas décadas. Eso es un gran desafío. En la era digital, nos hemos acostumbrado a transformaciones rápidas. TikTok tardó nueve meses y ChatGPT solo dos meses en alcanzar los 100 millones de usuarios. Pero un sistema energético es una entidad física, y las transiciones energéticas históricas han tomado muchas décadas o incluso siglos. La tarea de construir un nuevo sistema energético con bajas emisiones se complica por el hecho de que coincide con la necesidad de continuar expandiéndose para ofrecer acceso a la energía a miles de millones de personas que aún no la tienen, empoderándolas económicamente.
Se ha logrado un progreso real, pero la transición sigue en sus primeras etapas. Hasta ahora, la implementación de tecnologías con bajas emisiones es solo del 10 por ciento de los niveles necesarios para 2050 en la mayoría de las áreas, y eso ha sido en casos de uso relativamente fáciles. Es probable que surjan desafíos más exigentes a medida que el mundo enfrente casos de uso más difíciles en diferentes geografías.
Las tecnologías con bajas emisiones, como la energía solar y eólica y los vehículos eléctricos (VE), tienen propiedades ventajosas y pueden combinarse para ofrecer un alto rendimiento. Pero implementarlas bien y avanzar en la transición requiere comprender las realidades físicas de la transición energética, lo que llamamos “lo difícil”. Reconocer que la transición energética es, ante todo, una transformación física es una verdad que puede perderse en la abstracción de los escenarios de cero emisiones netas. Pero es vital si el nuevo sistema energético va a mantener o incluso mejorar el rendimiento del actual y asegurar un camino asequible, confiable y competitivo hacia el cero neto.
Desafíos físicos
- Energía: En general, la capacidad de generación de energía con bajas emisiones tendría que aumentar aproximadamente diez veces para 2050. Existen dos desafíos de Nivel 3: gestionar la variabilidad en el sistema eléctrico a medida que la energía solar y eólica generan una mayor parte de la electricidad, y hacerlo en sistemas energéticos emergentes que necesitan crecer particularmente rápido. La capacidad flexible necesaria para manejar esta variabilidad, incluyendo generación de respaldo, almacenamiento e interconexiones de redes en diferentes regiones, tendría que crecer entre dos y siete veces más rápido que la demanda de energía, pero todos enfrentan barreras. Otros cuatro desafíos de Nivel 2 están relacionados con asegurar suficiente terreno para las energías renovables, invertir en la infraestructura de transmisión y distribución actual e incluso expandir la red, acelerar el despliegue de energía nuclear y otras fuentes firmes de energía limpia, e incrementar la flexibilidad en la demanda de energía.
- Movilidad: El número de vehículos eléctricos (VE) tendría que aumentar de unos 30 millones en la actualidad a aproximadamente mil millones para 2050. Dos desafíos son de Nivel 1: garantizar ahorros de emisiones a lo largo de la vida útil de los vehículos eléctricos de batería (BEV) en comparación con los vehículos de combustión interna (ICE), y asegurar que los VE tengan un alcance suficiente para todas las necesidades. Para esto último, los BEV ya lo logran en aproximadamente el 70 por ciento de los hogares. Escalar la infraestructura de carga de VE y las cadenas de suministro es un desafío de Nivel 2. El transporte por carretera, la aviación y la navegación son más difíciles de descarbonizar, dado que requieren recorrer largas distancias con cargas pesadas, y son desafíos de Nivel 3.
- Industria: La descarbonización de los "cuatro grandes" pilares industriales de la civilización moderna —acero, cemento, plásticos y amoníaco— plantea cuatro desafíos de Nivel 3, donde la transformación apenas comienza. Todos dependen en gran medida de los combustibles fósiles como insumos y/o combustible para calor de alta temperatura. Se necesitaría una combinación de mayor eficiencia energética, diferentes materias primas, incluyendo hidrógeno y materiales reciclados, uso de materiales alternativos, electrificación, combustibles alternativos como la biomasa y captura de carbono. Otras industrias, como la manufactura general, generalmente no necesitan calor de alta temperatura y tienden a no usar combustibles fósiles como materia prima, pero los procesos de bajas emisiones para generar calor aún necesitarían ser escalados, lo que constituye un desafío de Nivel 2.
- Edificios: La calefacción representa la mayor parte de las emisiones relacionadas con los edificios. Las bombas de calor son tecnologías ya establecidas y de buen rendimiento, pero aún enfrentan dos desafíos físicos. Garantizar que sean eficientes a bajas temperaturas es un desafío de Nivel 1, dado que más del 95 por ciento de las personas viven en lugares donde las tecnologías de bombas de calor actuales funcionan. Más exigente, y por lo tanto de Nivel 2, es gestionar un posible aumento del doble o triple en la demanda de energía máxima en algunas regiones si se expande el uso de bombas de calor.
- Materias primas: Se espera que la demanda de minerales críticos, como el litio, el cobalto y las tierras raras, aumente considerablemente, pero el suministro actual es solo del 10 al 35 por ciento de lo necesario para 2050. Este es un desafío de Nivel 2, donde sería necesario acelerar el suministro, junto con la gestión de la demanda de dichos minerales.
- Hidrógeno y otros portadores de energía: Se necesitarían nuevos portadores de energía para servir como combustibles alternativos y materias primas para procesos industriales. Una opción es el hidrógeno, que enfrenta dos desafíos de Nivel 3. Primero, la molécula de hidrógeno pasa por muchos pasos y, por lo tanto, pérdidas de energía antes de que pueda ser utilizada; estas tendrían que minimizarse y compararse con sus propiedades ventajosas. Segundo, la producción e infraestructura de hidrógeno necesitarían expandirse enormemente. Pocos proyectos a gran escala de hidrógeno de bajas emisiones están actualmente en operación. Gestionar la creciente huella de los biocombustibles es un desafío de Nivel 2.
- Reducción de carbono y energía: Junto con las medidas para sustituir tecnologías de altas emisiones por tecnologías de bajas emisiones, también sería necesario reducir la cantidad de energía consumida y las emisiones de las tecnologías actuales. Expandir la eficiencia energética mediante enfoques establecidos, por ejemplo, mejorando el aislamiento de edificios, es un desafío de Nivel 2. La captura de carbono de nuevas "fuentes puntuales" como el cemento podría ser tres veces más difícil y costosa que en los casos de uso actuales menos exigentes, y eliminar carbono de la atmósfera mediante captura directa de aire podría ser aún más costoso. Ambos son desafíos de Nivel 3.
