¿Podría el mundo entero funcionar con energías renovables?

Jeez preguntaJeez preguntaEn esta serie de Gizmodo, hacemos preguntas sobre todo y obtenemos respuestas de una variedad de expertos.

La pregunta de esta semana: ¿puede el mundo basarse exclusivamente en energías renovables? Eclipsado por una pregunta mucho más amplia: Will Política Y el Fuerzas de retardo fuertes como las grandes petroleras Comienzo Permitir ¿El mundo funcionará enteramente con energía renovable? En su mayor parte, hemos dejado de lado esta gran pregunta para este episodio; Los expertos a continuación se preocupan principalmente por si esto es posible o no.

No cambiar a las energías renovables en un futuro muy cercano tendría, como sabemos, una serie de consecuencias nefastas. Las emisiones de carbono incontroladas harán que grandes áreas del planeta sean inhabitables para fines de siglo; Los sobrevivientes del Apocalipsis pasaban sus días fortificando pequeñas chozas o quitando quirúrgicamente el moho de la carne podrida de ardilla. Este no es el futuro que queremos, por eso es tan importante planificar y garantizar una transición renovada. No importa lo difícil que sea, vale la pena dejar de lado su oscura visión del futuro para mirar, por un momento, lo que realmente podemos lograr. Para las preguntas de Giz de esta semana, hemos reunido un panel de expertos para discutir si el mundo puede funcionar completamente con energía renovable y qué se necesita para llegar allí.

Mark Z Jacobson

Profesor de Ingeniería Civil y Ambiental y director del Programa de Atmósfera / Energía de la Universidad de Stanford, y autor de un libro. Energía 100% limpia y renovable y almacenamiento para todo

Mi equipo y yo hemos estado estudiando si el mundo puede funcionar completamente con energía renovable limpia desde alrededor de 2008, y hemos llegado a la conclusión, en más de una docena de estudios, de que esto es completamente posible. Y cuando digo energía renovable limpia, solo me refiero a la energía eólica, hídrica y solar: eólica terrestre y marina, paneles solares en los tejados, energía solar concentrada, energía geotérmica, etc., no incluimos biomasa o bioenergía ni ningún tipo. Los biocombustibles, porque no son limpios, los queman y suelen ocupar grandes extensiones de tierra. Tampoco incluimos los combustibles fósiles, la captura de carbono, la captura directa de aire o la energía nuclear, porque consideramos que todas estas cosas tienen costos de oportunidad. Hemos calculado en 143 países que representan el 99,7% de todas las emisiones en todo el mundo, y descubrimos que es posible proporcionar a todos estos países energía solo con energía eólica, hídrica y solar, además de almacenamiento de electricidad, almacenamiento de calor, almacenamiento en frío e hidrógeno. almacenamiento. La idea, de hecho, es electrificar todo, combinando electricidad, viento, agua y energía solar.

Hay cuatro sectores energéticos principales: electricidad, transporte, edificios e industria. Para el transporte, vamos con vehículos eléctricos, vehículos de pila de combustible de hidrógeno. Para los edificios, todas las operaciones de calefacción y refrigeración se realizarán con bombas de calor eléctricas; El agua se calienta con bombas de calor eléctricas; Las chimeneas serán estufas de inducción. Resulta que al hacer esto, está reduciendo la demanda de energía en todo el mundo en aproximadamente un 57%, debido a la eficiencia de combustión de la electricidad. Cuando electrifica todo, reduce la demanda, pero también elimina toda la energía que se destina a la minería, el transporte y el refinado de combustibles fósiles y uranio, que constituyen el 12% de la energía total a nivel mundial. Terminas eliminando hasta 7 millones de muertes anuales por contaminación del aire asociada con los combustibles fósiles y la combustión de biocombustibles; Elimina las emisiones asociadas con el calentamiento global; Proporciona seguridad y estabilidad energética. Dado que usa un 57% menos de energía, sus costos se reducen al menos en un 57%, pero en realidad bajan mucho más porque la energía eólica y solar, la forma más barata de electricidad en la actualidad, representa la mitad del costo del gas. Por lo tanto, el costo de la unidad de potencia se reduce en más del 60%. Sin mencionar el dinero ahorrado en costos de salud y clima. Cuando se tiene en cuenta eso, el gasto se reduce en casi un 90% en comparación con los negocios habituales, que son principalmente combustibles fósiles.

La conclusión es que confiamos en que con las tecnologías actuales, podemos transformar el mundo para resolver estos problemas. Se necesita voluntad política, pero es posible prácticamente en todas partes y realmente está comenzando a suceder: 61 países ahora tienen energía 100% renovable; Leyes de energía 13 estados de los Estados Unidos tienen leyes u órdenes de ejecución; 180 ciudades estadounidenses y 300 en todo el mundo tienen leyes. Es un movimiento en crecimiento. Se necesita hacer mucho más, pero la multitud está detrás. Tenemos un apoyo popular para los menores costos de las fuentes de energía renovables.

Emily Grubert

Profesor asistente de ingeniería ambiental, ingeniería e infraestructura de sistemas de construcción y comunidades sostenibles, Georgia Tech

Creo que la respuesta es sí, pero tenemos que diseñar los sistemas para que esto sea posible. Por el momento, no tenemos un sistema diseñado para ser energía completamente renovable, por lo que a menudo vemos debilidades en este sistema, porque no tenemos que asumir que es completamente renovable. Pero podemos diseñar totalmente sistemas que nos permitan utilizar energía completamente renovable.

En cierto nivel, si realmente piensa en la existencia humana históricamente, hemos estado trabajando en energías renovables durante mucho tiempo. La pregunta es: ¿Qué queremos de nuestros sistemas energéticos? Principalmente, tenemos que pensar en cómo encajan los lados de la oferta y la demanda de un sistema energético, y luego debemos pensar detenidamente sobre algunos de los parámetros que queremos que ofrezca nuestro sistema. ¿Qué tan confiable debería verse? ¿Cómo debería costar? ¿Cómo debería verse en términos de características ambientales? Tal vez no siempre pueda obtener el costo más bajo posible para los estándares sociales / ambientales más altos posibles, o los estándares de confiabilidad más altos posibles, por lo que puede haber algunas compensaciones, pero eso también se aplica al sistema basado en fósiles.

Creo que llegaremos allí eventualmente, y que debemos ser muy reflexivos sobre cómo impulsarnos en esta dirección. Lo que necesitamos es una comprensión social compartida de cuáles son nuestras prioridades generales. ¿Es esto «Necesitamos evitar el cambio climático»? ¿Es «tenemos que asegurarnos realmente de ofrecer sistemas de energía seguros para nosotros mismos»? Pero en términos de lo que está sucediendo en el terreno, creo que mucho de esto se debe a los reguladores, las normas nacionales, los acuerdos internacionales y ese tipo de cosas.

Sarah Johnston

Profesor asistente, agricultura y economía aplicada, Universidad de Wisconsin-Madison, sus intereses de investigación incluyen organización industrial, economía energética y medio ambiente.

Sí, pero todavía necesitamos algunos avances tecnológicos para llegar allí. Ya tenemos la tecnología para producir de manera rentable cantidades masivas de electricidad a partir de fuentes renovables. Sin embargo, actualmente no tenemos mucha capacidad para almacenar esta electricidad durante los momentos en que no hace sol o viento. Los sistemas de almacenamiento de baterías actuales están mejorando, pero solo proporcionan electricidad durante horas, no días. Por eso creo que los avances tecnológicos en términos de almacenamiento serán clave. Otra opción es averiguar cómo convertir de forma económica la electricidad procedente de fuentes de energía renovables en otras formas de energía que se puedan almacenar. Podemos utilizar la electrólisis para convertirlo en hidrógeno, pero esto sigue siendo caro, por lo que este es otro margen en el que los avances tecnológicos pueden ayudar. Dado el progreso logrado en los últimos 20 años, soy optimista de que lo lograremos.

Creo que hay una pregunta interesante que es, ¿el objetivo tiene que ser del 100%? Uno de los principios básicos de la economía es el aumento de los costos marginales. Al alejarnos de los combustibles fósiles y optar por las energías renovables, primero (con suerte) haremos cambios menos costosos. Actualmente, esto significa cambiar la generación de electricidad de fuentes de combustibles fósiles a fuentes de energía renovables. Después de eso, podría significar reemplazar los vehículos a gasolina por vehículos eléctricos. A medida que usemos cada vez menos combustibles fósiles, las medidas que debemos tomar para reemplazarlos con fuentes renovables serán más costosas. Por ejemplo, para reemplazar la calefacción de gas natural con calefacción eléctrica para hogares en climas más fríos, tendremos que pagar para modernizar decenas de millones de hogares con sistemas de bombas de calor eléctricas que actualmente cuestan mucho más comprar e instalar que un horno de gas natural. Entonces, si bien el impacto en el cambio climático de pasar del 99% de energía renovable al 100% de energía renovable puede ser similar al efecto de pasar del 50% al 51%, el costo adicional podría ser mucho mayor. Creo que la lógica hace que sea importante no centrarse demasiado en los objetivos al 100%.

Stephen Davis

Profesor de Ciencias del Sistema Terrestre, Universidad de California, Irvine

Sí, es posible satisfacer todas nuestras necesidades energéticas con fuentes renovables, pero todavía existen algunos desafíos económicos técnicos si la proporción de fuentes variables como la energía eólica y solar ya es alta, como> 80%. Esto se debe a que estas fuentes mantienen sus propios horarios que no siempre coinciden con el momento de nuestras solicitudes, y no hemos descubierto una forma lo suficientemente barata y escalable para almacenar grandes cantidades de energía. Otras fuentes de energía renovable como la energía hidroeléctrica, la energía geotérmica o la biomasa pueden ayudar, pero a menudo enfrentan sus diversos desafíos de sostenibilidad. Por eso creo que la fabricación de combustibles renovables puede ser clave para proporcionar un sistema de energía completamente renovable. Por ejemplo, algunos de nuestros trabajos recientes muestran que aunque las tecnologías actuales para convertir la electricidad renovable en combustible y viceversa son muy caras, en realidad abaratarán el sistema eléctrico solar y eólico.

Brian Kahn contribuyó a esta historia.

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