Cuales son las opciones:
PV solar: casi todos los lugares de la tierra tienen sol. Pero no funciona bien en latitudes altas ya que puede haber meses sin sol. En lugares soleados funciona muy bien. Los precios están bajando y, a veces, son las fuentes de energía más baratas. No entrega energía por la noche. Es intermitente y no se puede enviar. No emite dióxido de carbono durante la operación y el dióxido de carbono asociado con la producción es limitado. Es bajo en carbono y compatible con la lucha contra el cambio climático. Todavía hay muchos lugares donde podemos instalarlo y la fuente de energía es muy alta. No podemos tomar todo, ya que las plantas también necesitan luz solar. Es prometedor como fuente de energía en el futuro, ya que la fuente de energía durará millones de años.
Energía solar concentrada: utiliza también el sol como fuente de energía y esta fuente de energía es grande como ya se mencionó en la energía solar fotovoltaica. Como podemos almacenar fácilmente el calor, es más despachable que la energía solar fotovoltaica y puede suministrar energía durante la noche. En días nublados, puede agregar combustibles (fósiles o renovables) para compensar la falta de sol. Será más importante cuando queramos alcanzar una mayor penetración de energía renovable en la combinación de electricidad. La fuente de energía durará millones de años. Cuando funciona con energía solar, no hay emisiones de carbono durante la operación y solo emisiones de carbono limitadas durante la construcción.
Energía eólica: el viento está disponible en todas partes del mundo, pero no siempre en las mismas cantidades. Las turbinas eólicas ocupan muy poco espacio para la torre en sí, el espacio entre las torres se puede utilizar para otros fines, pero no para vivir. Hay un impacto en el medio ambiente en forma de matanzas de aves y los peligros de la formación de hielo en las cuchillas. Los precios están bajando y ahora son competitivos con el carbón y la energía nuclear en algunos lugares. No hay producción de dióxido de carbono durante la operación ni uso de agua. Solo se asocia una cantidad limitada de dióxido de carbono durante la construcción. Es intermitente y no despachable. La fuente de energía es menor que la solar, pero sigue siendo muy grande. La instalación de turbinas eólicas en el mar y quizás en el futuro turbinas eólicas flotantes permite una expansión aún mayor. La fuente de energía durará millones de años.
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Energía hidroeléctrica: esto es principalmente con represas de agua. Necesita una gran diferencia de altura para crear energía a partir del agua que cae. Depende de la geografía y la cantidad de lluvia en el área. En la mayoría de los casos, no hay emisiones de gases de efecto invernadero durante la operación (pero consulte: https://qz.com/797380/reservoirs…). El dióxido de carbono asociado con la construcción es limitado y las represas duran mucho tiempo. En el mundo occidental, los mejores sitios para la energía hidroeléctrica ya se utilizan y el potencial de expansión es limitado. En el mundo en desarrollo, las posibilidades de expansión son mayores, pero no ilimitadas. No solo es despachable, sino también una producción de energía muy flexible. Es muy complementario con fuentes intermitentes como la energía solar fotovoltaica y la eólica. La fuente de energía durará millones de años.
Fisión nuclear: la fuente no se regenera constantemente en la tierra y, por lo tanto, es una fuente de energía fósil. La mayoría de los reactores actuales usan uranio 235 y cuando la concentración cae a un nivel bajo, el combustible nuclear tiene que ser retirado del reactor. En el uso actual, las reservas probadas solo durarán unos 50 años.
Hay algunas soluciones:
Podemos volver a concentrar el uranio en el combustible residual y utilizar el plutonio producido. Esto extenderá la vida útil del combustible. Pero esto es costoso y es un riesgo para la proliferación nuclear. Actualmente se realiza en una escala limitada.
Use uranio 238 y torio en reactores reproductores. Hay más de 100 veces la cantidad de uranio 238 en comparación con el uranio 235. El uso eficiente del uranio 238 y el torio impulsaría al mundo varios miles de años, pero no millones. Es y sigue siendo un combustible extraído y se volverá demasiado costoso en el futuro. Los reactores reproductores son más complejos, más caros y tienen más riesgo de proliferación. Hay algunos reactores reproductores de uranio 238 en el mundo, pero el uso es limitado.
No hay un reactor de torio comercial, pero creo que se estudia en China e India. Mirando el precio de la planta de energía nuclear Hinckley propuesta, esta es una energía costosa en el mundo occidental. La mayoría de las centrales nucleares en construcción se encuentran en China, Rusia e India. La expansión de la fisión nuclear es limitada y probablemente disminuirá en los países de la OCDE. Mucha gente tiene miedo de los accidentes nucleares después de que miles de personas fueron evacuadas durante la noche en los desastres de Chernobyl y Fukushima. Si bien algunas personas murieron en el accidente de Chernobyl, no se registraron muertos directos para Fukushima. El accidente en Three Mile Island derritió el núcleo y destruyó el reactor, pero la última barrera de seguridad impidió la liberación de material radiactivo.
No se produce dióxido de carbono durante la operación en la planta de energía nuclear, pero algo de dióxido de carbono está asociado con la construcción, la minería y la mejora del uranio para el uso de la planta de energía.
Ese dióxido de carbono a menudo se asocia con otros países además del país donde se genera la electricidad.
Fusión nuclear: actualmente no podemos generar energía a partir de la fusión nuclear. Por el momento, todos los procesos que dan fusión nuclear necesitan más energía para comenzar que la que se genera. Un esfuerzo internacional costoso ITER intenta demostrar lo contrario. Este experimento tomará varias décadas para llegar a una conclusión. Si funciona, se construirá un reactor de demostración llamado DEMO. Si seguimos este camino, podríamos tener 1 reactor de fusión nuclear en funcionamiento para 2045-2050. Algunas organizaciones quieren probar otros caminos, pero muchos de ellos son secretos y no estoy convencido de que eso conduzca a una solución que funcione. Estados Unidos tiene una instalación que pretende lograr la fusión al calentar un gránulo con láser. No creo que esto produzca energía neta. La fusión nuclear no debe crear dióxido de carbono durante la producción, y solo un dióxido de carbono limitado está asociado con la construcción. La reacción en ITER fusionaría deuterio y tritio. El deuterio se encuentra en el agua y tenemos grandes océanos. El tritio puede estar hecho de litio. Como la fusión entrega una gran cantidad de energía, esta fuente de energía duraría mucho tiempo. (probablemente millones de años).
Carbón: se extrae y, por lo tanto, es un combustible fósil. Quemar carbón para generar electricidad da dióxido de carbono. A menos que se utilice la captura y almacenamiento de carbono (CCS), esto contribuye al cambio climático. Actualmente, el carbón sin CCS ya no es económicamente competitivo con el gas en los Estados Unidos. La energía eólica es a veces más barata que el carbón sin CCS. CCS consume energía y cuesta dinero y hace que el carbón no sea económico en la mayoría de los casos. Solo unas pocas centrales eléctricas de carbón han sido (parcialmente) equipadas con CCS. Muchas plantas de energía de carbón están contaminando y por esta razón se retiraron gradualmente. Ya no es popular.
El uso de carbón para las centrales eléctricas está disminuyendo a escala mundial durante los últimos 2 años. Las reservas probadas de carbón a las tasas actuales durarán más de 100 años y, como está en declive, durarán aún más. Probablemente dejaremos mucho carbón en el suelo.
Petróleo para la generación de electricidad: el petróleo es solo en unos pocos países una gran parte de la combinación de electricidad. Es una fuente de energía fácilmente transportable de alta densidad, pero como la mayoría de las centrales eléctricas se encuentran en una ubicación fija, esto no es una ventaja. Durante la combustión produce dióxido de carbono (menos que el carbón) y tiene los mismos problemas que el carbón a este respecto. Las reservas actuales probadas de petróleo para todos los usos durarán unos 50 años.
Con tecnología mejorada, se podría encontrar y extraer mucho más petróleo. Espero precios más altos para las fuentes de petróleo más difíciles de extraer.
Gas para la generación de electricidad: las nuevas tecnologías (fracking) han desbloqueado mucho más gas del que se esperaba anteriormente. Esto ha bajado los precios y ahora el gas es más competitivo. En los Estados Unidos, el gas es la forma más barata de generación de electricidad. I Se extrae de la tierra y, por lo tanto, es un combustible fósil. Las reservas probadas actuales durarán más de 60 años y cuando se use fracking en otros países del mundo, se encontrarán más. Para todos los combustibles fósiles que contienen carbono, el gas suministra la menor cantidad de dióxido de carbono por cada kWh, pero aún es demasiado para ser compatible con el cambio climático. A menos que se utilice CCS, la mayoría de las plantas de energía a gas deberán cerrarse en el futuro. A menudo se describe como un combustible puente hasta que hayamos creado un suministro renovable de electricidad libre de carbono.
Energía geotérmica: en lugar de quemar un combustible para calentar el vapor y conducir una turbina de vapor para generar electricidad, se puede utilizar el calor en el interior de la tierra. En la mayoría de los lugares de la tierra, el calor es demasiado profundo para que esto sea económico. Esto solo funciona en unos pocos lugares cercanos a los límites tectónicos. Si bien no se emite dióxido de carbono durante la operación y solo se asocia un dióxido de carbono limitado con la construcción, es una fuente de energía baja en carbono. El calor de la tierra (en parte debido a la descomposición de elementos radiactivos naturales en la corteza) durará mucho tiempo y se considera renovable. El potencial de expansión es limitado debido a los lugares limitados donde se puede encontrar una temperatura alta a poca profundidad. La mayoría de los costos están relacionados con la perforación en la tierra. La fuente de energía es principalmente un productor constante de carga base.
Otras fuentes de energía marginales que se pueden usar pero que no son económicas sin subsidios extensivos son la energía de las mareas y las olas. Sin una reducción significativa en el precio, estas no son buenas fuentes de energía. A pesar de que estas fuentes de energía son bajas en carbono y durarán millones de años, no veo una expansión significativa en las próximas décadas.
Otra fuente de energía experimental es el poder osmótico. No creo que sea económico y, por lo tanto, tiene un potencial de expansión limitado. Podría ser de baja potencia de carbono y durará mientras tengamos ríos y un océano salado.
Conclusión:
En el futuro, necesitamos una fuente de energía que dure mucho tiempo y que sea compatible con el cambio climático y, por lo tanto, con bajas emisiones de carbono. Solo sobrevivirán aquellas fuentes de energía que sean competitivas.
No veo un gran futuro para CCS (debido al precio) y tengo que descartar que el carbón, el petróleo y el gas tengan una vida útil limitada y problemas con el dióxido de carbono. La fisión nuclear en el uso actual también es limitada. La mejora en algunas de las tecnologías nucleares avanzadas podría resolver nuestros problemas durante varios miles de años si fuera económico. Creo que la energía nuclear tiene un problema de dinero. (y también un problema de aceptabilidad social). La fusión nuclear está lejos en el futuro y solo llegará después de que tengamos una producción de electricidad renovable y libre de carbono. Todavía tiene que demostrar que es barato. Como el carbón, el gas y el petróleo necesitan ser reemplazados, necesitamos otras fuentes de energía para expandirse dramáticamente. Se espera que el uso de energía eléctrica se duplique para 2050. Como la hidroelectricidad tiene posibilidades de expansión limitadas, tendrá dificultades para mantener su participación en la combinación de electricidad. Si bien no será la mayor parte de la combinación energética, la energía hidroeléctrica aumentará en términos absolutos y será muy valorada por su flexibilidad y compatibilidad con la energía solar y eólica.
Al final, las únicas fuentes de energía que pueden reemplazar el carbón y el gas (y un poco de petróleo) en la producción de electricidad son la energía solar y la eólica, que pueden construirse rápidamente, pero la energía hidroeléctrica no disminuirá en términos absolutos. Hydro probablemente será una parte menor de la torta de electricidad más grande. No espero que la energía nuclear desaparezca ni en los próximos 50 años en ausencia de un desastre nuclear importante. Las plantas de energía nuclear tienen una larga vida útil y, una vez que se construye la planta, su funcionamiento es económico.
