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5 escenarios para el futuro suministro de energía | PROYECCIONES DE COSTOS PARA LAS TECNOLOGÍAS DE ENERGÍA RENOVABLE [R]EVOLUCIÓN ENERGÉTICA ARGENTINA UN FUTURO ENERGÉTICO SUSTENTABLE 5.5 proyecciones de costos para las tecnologías de energía renovable El abanico de tecnologías de energía renovable disponibles en la actualidad presenta diferencias marcadas en cuanto a su madurez técnica, costos y potencial de desarrollo. Mientras que la energía hidroeléctrica ha sido ampliamente utilizada por décadas, otras tecnologías, como la gasificación de la biomasa, aún tienen que encontrar su camino hacia la madurez de mercado. Algunas fuentes renovables, por su propia naturaleza, incluyendo la energía eólica y solar, proporcionan un suministro fluctuante, por lo que requieren una coordinación revisada con la red de redes. Pero a pesar de que en muchos casos estas tecnologías están “distribuidas” – siendo su producción generada y utilizada localmente para el consumidor- el futuro también verá aplicaciones a gran escala en forma de parques eólicos marinos, centrales eléctricas fotovoltaicas o plantas de energía solar de concentración. Mediante la utilización de las ventajas individuales de las diferentes tecnologías y vinculándolas entre ellas, se puede desarrollar un amplio espectro de opciones disponibles para la madurez del mercado y la integración paso a paso en las estructuras de suministro existentes. Esto eventualmente proveerá una cartera complementaria de tecnologías respetuosas con el medio ambiente para el suministro de calor y electricidad y el suministro de combustibles para el transporte. Muchas de las tecnologías de energía renovable empleadas en la actualidad se encuentran en una fase relativamente temprana de desarrollo de mercado. Como resultado, los costos de la producción de electricidad, calor y combustible son generalmente más elevados que los de los sistemas convencionales competidores lo que constituye un recordatorio de que los costos externos (ambientales y sociales) de la producción convencional de energía no están incluidos en los precios de mercado. Se espera, sin embargo, que en comparación con las tecnologías convencionales, puedan lograrse grandes reducciones de costos a través de avances técnicos, mejoras en la fabricación y la producción a gran escala. Especialmente cuando se desarrollan escenarios a largo plazo, abarcando períodos de varias décadas, la tendencia dinámica de la evolución de los costos a lo largo del tiempo desempeña un papel crucial en la identificación de estrategias de expansión económicamente razonables. Para identificar la evolución de los costos a largo plazo, se han aplicado curvas de aprendizaje que reflejan la correlación entre los volúmenes de producción acumulados de una tecnología en particular y una reducción en sus costos. Para muchas tecnologías, el factor de aprendizaje (o ratio de progreso) cae en el rango entre 0,75 para los sistemas menos maduros a 0,95 o más para tecnologías bien establecidas. Un factor de aprendizaje de 0,9 significa que se espera que los costos caigan un 10% cada vez que la producción acumulada de la tecnología se duplique. Los datos empíricos muestran, por ejemplo, que el factor de aprendizaje para los módulos de energía solar fotovoltaica se ha mantenido bastante constante: en 0,8 durante 30 años, mientras que para la energía eólica varía de 0,75 en el Reino Unido hasta 0,94 en el mercado alemán, que se encuentra más avanzado. Los supuestos sobre los costos futuros de las tecnologías de energía renovable en el escenario de la [r]evolución energética son derivados de una revisión de estudios de curvas de aprendizaje, por ejemplo, Lena Neij y otros 42 44 ; del análisis de prospectivas tecnológicas y estudios de planificación recientes, que incluyen el proyecto “Desarrollo de externalidades de nuevas energías para la sustentabilidad” 45 (NEEDS, según sus siglas en inglés) financiado por la Comisión Europea, o las Perspectivas sobre Tecnología Energética 2008 de la IEA; proyecciones hechas por el Consejo Europeo de Energías Renovables publicadas en abril de 2010 (“RE-thinking 2050”) y discusiones con expertos de una amplia gama de sectores diferentes de la industria de la energía renovable. 5.5.1 fotovoltaicas (pv) El mercado mundial de la energía fotovoltaica (PV) ha estado creciendo más del 40% anual en los últimos años y la contribución que puede aportar a la generación de electricidad está comenzando a ser significativa. La importancia de la energía fotovoltaica proviene de su carácter descentralizado/centralizado, su flexibilidad para su uso en un entorno urbano y su enorme potencial para la reducción de costos. El trabajo de desarrollo está enfocado en la mejora de los módulos existentes y los componentes del sistema mediante el incremento de su eficiencia energética y la reducción en el uso de materiales. Las tecnologías como la película fina fotovoltaica (que utiliza materiales semiconductores alternativos) o las celdas solares con pigmentos sensibles se están desarrollando rápidamente y presentan un enorme potencial para la reducción de costos. La tecnología madura de los cristales de silicio, con una vida útil comprobada de 30 años, está incrementando continuamente la eficiencia de sus celdas y módulos (en un 0,5% anual), mientras que el espesor de las celdas disminuye rápidamente (de 230 a 180 micrones en los últimos cinco años). La eficiencia de los módulos comerciales oscila entre el 14 y el 21%, dependiendo de la calidad del silicio y del proceso de fabricación. El factor de aprendizaje para los módulos fotovoltaicos ha sido bastante constante durante los últimos 30 años, con una reducción de costos del 20% cada vez que la capacidad instalada se duplica, lo que indica un alto grado de aprendizaje técnico. Asumiendo una capacidad instalada global de 1000GW entre 2030 y 2040 en el escenario básico de la [r]evolución energética, y con una producción de electricidad de 1400 TWh/a, podemos esperar lograr costos de generación de alrededor de 5 a10 centavos/kWh (dependiendo de la región). Durante los siguientes cinco a diez años, la energía fotovoltaica se volverá competitiva con los precios minoristas de la electricidad en muchas partes del mundo, y competitiva con los costos de los combustibles fósiles para el 2030. La versión de la [r]evolución energética avanzado muestra un crecimiento más rápido, con una capacidad fotovoltaica que alcanzará los 1000 GW para 2025, cinco años antes que el escenario básico. tabla 5.4: hipótesis de costos de la energía fotovoltaica [R]evolución Energética 2007 2015 2020 2030 2040 2050 Capacidad instalada global (GW) 6 98 335 1.036 1.915 2.968 Costos de inversión (US$/kW) 3.746 2.610 1.776 1.027 785 761 Costos de operación y mantenimiento (US$/kWa) 66 38 16 13 11 10 [R]evolución Energética Avanzada Capacidad instalada global (GW) 6 108 439 1.330 2.959 4.318 Costos de inversión (US$/kW) 3.746 2.610 1.776 1.027 761 738 Costos de operación y mantenimiento (US$/kWa) 66 38 16 13 11 10 44 NEIJ, L, ‘COST DEVELOPMENT OF FUTURO TECHNOLOGIES FOR POWER GENERATION - A STUDY BASED ON EXPERIENCE CURVES AND COMPLEMENTARY BOTTOM-UP ASSESSMENTS’, ENERGY POLICY 36 (2008), 2200-2211. 45 WWW.NEEDS-PROJECT.ORG
5.5.2 energía solar de concentración Las centrales de energía solar térmica de “concentración” (CSP) sólo pueden utilizar la luz solar directa y por lo tanto dependen de ubicaciones con alta irradiación. El Norte de África, por ejemplo, tiene un potencial técnico que excede por mucho la demanda local. Las diversas tecnologías solares térmicas (canales parabólicos, torres solares o receptores centrales y discos parabólicos) ofrecen buenas perspectivas para el desarrollo y la reducción de costos adicionales. Debido a su diseño más simple, los colectores de “Fresnel” son considerados como una opción para un recorte adicional de costos. La eficiencia de los sistemas de receptores centrales puede ser incrementada mediante la producción de aire comprimido a una temperatura de hasta 1000°C, que luego se utiliza para hacer funcionar una turbina combinada de gas y vapor. Los sistemas de almacenamiento térmico son un componente clave para reducir los costos de la generación de electricidad de las CSP. La central española Andasol 1, por ejemplo, está equipada con almacenamiento de sales fundidas con una capacidad de 7,5 horas. Un mayor nivel de funcionamiento con carga completa se puede lograr mediante la utilización de un sistema de almacenamiento térmico y un gran campo de colectores. Aunque esto conduce a mayores costos de inversión, reduce el costo de la generación de electricidad. Dependiendo del nivel de irradiación y el modo de operación, se espera que en el futuro a largo plazo se puedan alcanzar costos de generación de electricidad de 6 y 10 centavos US$/kW. Esto presupone una rápida introducción en el mercado en los próximos años. tabla 5.5: hipótesis de costos de la energía solar de concentración (csp) [R]evolución Energética 2007 2015 2020 2030 2040 2050 Capacidad instalada global (GW) 1 25 105 324 647 1.002 Costos de inversión (US$/kW) 7.250 5.576 5.044 4.263 4.200 4.160 Costos de operación y mantenimiento (US$/kWa) 300 250 210 180 160 155 [R]evolución Energética Avanzada Capacidad instalada global (GW) 1 28 225 605 1.173 1.643 Costos de inversión (US$/kW) 7.250 5.576 5.044 4.200 4.160 4.121 Costos de operación y mantenimiento (US$/kWa) 300 250 210 180 160 155 imagen VISTA AEREA DEL MAYOR PARQUE EÓLICO OFFSHORE DEL MUNDO EN EL MAR DEL NORTE HORNS REV EN ESBJERG, DINAMARCA. 5.5.3 energía eólica En un corto período de tiempo, el desarrollo dinámico de la energía eólica ha resultado en el establecimiento de un mercado mundial floreciente. Mientras que las políticas de incentivos favorables han hecho de Europa el motor principal del mercado eólico mundial, en 2009, más de tres cuartas partes de la capacidad anual instalada estaba fuera de Europa. Esta tendencia probablemente continúe. El auge en la demanda de tecnología de energía eólica no obstante condujo a restricciones en la oferta. Como consecuencia, el costo de los sistemas nuevos se ha incrementado. Sin embargo, debido a la continua expansión de las capacidades de producción, la industria ya está resolviendo los cuellos de botella en la cadena de suministro. Teniendo en cuenta las proyecciones de desarrollo de mercado, el análisis de las curvas de aprendizaje y las expectativas de la industria, suponemos que los costos de inversión para las turbinas eólicas se reducirán en un 30% para las instalaciones en tierra y un 50% para las marinas hasta el 2050. tabla 5.6: hipótesis de costos de la energía eólica [R]evolución Energética Capacidad instalada (on+off shore - GW) Energía eólica on shore Costos de inversión (US$/kW) Costos O&M (US$/kWa) Energía eólica off shore Costos de inversión (US$/kW) Costos O&M (US$/kWa) 2007 95 2015 407 1.510 1.255 58 51 2020 2030 © GP/MARTIN ZAKORA 878 1.733 2.409 2.943 998 45 952 43 2040 906 41 2050 894 41 2.900 2.200 1.540 1.460 1.330 1.305 166 153 114 97 88 83 [R]evolución Energética Avanzada Installed capacity (on+offshore - GW) Energía eólica on shore 95 494 1.140 2.241 3.054 3.754 Costos de inversión (US$/kW) 1.510 1.255 998 906 894 882 Costos O&M (US$/kWa) Energía eólica off shore 58 51 45 43 41 41 Costos de inversión (US$/kW) 2.900 2.200 1.540 1.460 1.330 1.305 Costos O&M (US$/kWa)) 166 153 114 97 88 83 43 5 escenarios para el futuro suministro de energía | PROYECCIONES DE COSTOS PARA LAS TECNOLOGÍAS DE ENERGÍA RENOVABLE
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