Los ambiciosos planes de reducción de emisiones de California están conduciendo al estado hacia un sistema energético más caro y menos fiable porque esta visión de su futuro se basa en un 100% de renovables, en lugar de centrarse en la reducción de emisiones.
El gas natural, combinado con la captura y el almacenamiento de carbono, ofrece una alternativa convincente para alcanzar los objetivos de reducción de emisiones de California en comparación con un sistema 100% renovable.
El estado ha legislado una reducción del 40% de las emisiones para 2030, la neutralidad del carbono para 2045 y emisiones netas negativas a partir de entonces.
Pero con la quinta economía del mundo, descarbonizar va a ser complicado. Incluso con la extrema implantación de las renovables en la última década, la energía primaria de California sigue siendo un 72% de combustibles fósiles (principalmente gas natural y petróleo), un 12% de renovables no hidráulicas, un 4% de hidroeléctrica, un 2% de nuclear y aproximadamente un 9% de importada, cuyas fuentes varían con el tiempo.
En cuanto a la producción de electricidad, California tiene un 43% de gas natural, un 14% de energía solar, un 7% de energía eólica, un 8% de energía nuclear, un 20% de energía hidroeléctrica y un 8% de otras energías renovables, todo ello generado en el estado, y un tercio adicional, más o menos, importado con una mezcla variable de combustibles fósiles y no fósiles.
El gobierno de California ha publicado una hoja de ruta para alcanzar su objetivo a largo plazo de un 100% de energía limpia, el Sistema Eléctrico del Futuro de California, incluso cuando se ha declarado un estado de emergencia inmediato por la preocupación de que el sistema eléctrico tenga problemas con las olas de calor este verano.
Como se indica en el informe, «los objetivos de energía limpia de California consisten fundamentalmente en reducir la dependencia de [estas] centrales de gas natural», al tiempo que se señala que «deben construirse entre 136 GW y 208 GW de tecnologías de energía limpia de aquí a 2045 para alcanzar el objetivo de electricidad 100% limpia». Compare esto con los aproximadamente 15 GW de energía solar instalada a escala de servicios y los 10 GW de generación solar distribuida que se producen actualmente en el estado.
«Esto significa que las tasas de construcción de energía solar y eólica deben casi triplicarse y las tasas de construcción de almacenamiento deben aumentar casi ocho veces», dice el informe.
El gobernador Newson, en su Proclamación de Estado de Emergencia, señala que California «se enfrenta actualmente a una escasez adicional de suministro de energía proyectada de hasta 3.500 MW durante el período de «pico neto» de la tarde-noche de alta demanda de energía en los días en que hay condiciones meteorológicas extremas». Y se trata de un déficit de hasta 5.000 MW que se proyecta ahora para el verano de 2022.
En la reciente publicación, California necesita energía firme y limpia, y también el resto del mundo, los autores de la Universidad de Princeton, la Universidad de Stanford, el Fondo de Defensa del Medio Ambiente y la Economía de la Energía y el Medio Ambiente (E3) afirman que «la amplia electrificación y la mayor dependencia de las fuentes de energía renovables dependientes del clima podrían crear nuevos retos de fiabilidad que requieren una planificación proactiva». El suministro de energía solar y eólica disminuye en un 60% de verano a invierno. En algunos casos, el Estado puede obtener poca producción de la generación solar y eólica durante semanas. Estas pausas también pueden coincidir con periodos de aumento de la demanda, lo que agrava aún más el problema».
La conclusión general es que para generar de forma fiable la electricidad necesaria en 2045 a partir de la energía solar y eólica sería necesario aumentar la capacidad a casi 500 GW, junto con 160 gigavatios y 1000 gigavatios-hora de nuevo almacenamiento. Esto es aproximadamente la mitad de la capacidad de todo el sistema de generación de electricidad de Estados Unidos en la actualidad, incluyendo la nuclear, el gas, el carbón, la hidroeléctrica y todo lo demás.
Esto se debe a la intermitencia de las energías renovables y a la necesidad de respaldarlas con energía firme despachable. Así nace el concepto de energía firme limpia. Esto incluye la nuclear, la hidroeléctrica (siempre que el suministro de agua no sea un problema), la geotérmica y el gas natural con captura y almacenamiento de carbono (Natural Gas with Carbon Capture and Storage, NG-CCS, por sus siglas en inglés).
California decidió hace años odiar la energía nuclear, la hidroeléctrica está limitada por el agua en un futuro previsto de sequía, y la geotérmica está limitada por los emplazamientos productivos. Queda el NG-CCS. Lo cual es muy deseable, ya que si se implanta la CCS, se pueden mantener muchas de las plantas de gas actuales en funcionamiento y sólo se necesitan construir relativamente pocas nuevas.
La Comisión de Servicios Públicos de California ignora en gran medida el papel que puede desempeñar la CCS en un futuro con bajas emisiones de carbono. De hecho, parecen ignorar las realidades de los retos a los que se enfrentan hoy en día mientras redoblan el objetivo de un futuro 100% renovable.
«Sin embargo, tenemos menos confianza en las realidades operativas a más corto plazo durante el periodo de transición y en el mantenimiento de la fiabilidad del sistema en el ínterin. La mitad de esta década representa un punto de inflexión y una transición que debemos superar con éxito para alcanzar nuestros objetivos.»
Esto se debe a que muchos de los recursos de generación que se retiran en el periodo 2023-2026 son recursos firmes o despachables, que no son fácilmente sustituibles por las energías renovables variables disponibles en términos de sus factores de capacidad y valores, así como su impacto en las operaciones de la red.
Entonces, ¿es posible colocar esta cantidad de CCS?
Muy posible, dice Craig Golinowski, presidente y socio gerente de Carbon Infrastructure Partners. «California cuenta con un amplio recurso de almacenamiento de CO2 que puede utilizarse con CCS para generar energía limpia firme. La energía limpia firme, de carga base y con emisiones casi nulas, contribuirá a alcanzar los objetivos de reducción de emisiones del estado, manteniendo al mismo tiempo la fiabilidad de la red y la asequibilidad de la energía. Satisfacer la creciente demanda de electricidad de una flota de vehículos eléctricos en rápido crecimiento requerirá aumentos significativos en la carga base y la energía despachable que pueden ser satisfechos de manera rentable con la energía limpia firme habilitada para la CCS».
La modelización de California necesita energía firme limpia, al igual que el resto del mundo, concluye que de 25 a 40 GW de energía firme limpia podrían eliminar la necesidad de unos 250 a 400 GW de capacidad de energía renovable adicional.
Al igual que el IPCC de la ONU y todos los científicos climáticos más importantes del mundo, Golinowski entiende que la energía nuclear es fundamental para satisfacer la demanda energética y reducir las emisiones, ya que es la energía firme limpia por excelencia. Los 2,2 GW de energía limpia de carga base que produce la central nuclear de Diablo Canyon en California, cuyo cierre está previsto para 2025, tendrán que ser sustituidos por combustibles no fósiles. Para ello serán necesarios más de 9 GW de energía solar o eólica, sin incluir la generación de respaldo.
Pero, ¿cuál es el grado de madurez de la captura y el almacenamiento de carbono, y si se puede aumentar con la suficiente rapidez para cumplir los objetivos de descarbonización?
La CCS utiliza unas cuantas tecnologías nuevas para extraer el CO2 de la generación de energía y la producción de hidrógeno, y luego utiliza tuberías para trasladarlo al lugar donde se utilizará o almacenará. Muchos lugares de almacenamiento se encuentran cerca o debajo de los lugares de generación. Hay 10 grandes proyectos de CCS en Estados Unidos y 21 en todo el mundo, y sus conductos tienen una longitud de entre decenas y cientos de kilómetros.
La Iniciativa de Futuros de la Energía y la Universidad de Stanford creen que se puede aumentar con la suficiente rapidez, como se expone en su informe de 2020, An Action Plan for Carbon Capture and Storage in California. Según ellos, los sectores industrial y eléctrico de California tienen un potencial técnico considerable para incorporar la CCS. Su estudio identificó 76 instalaciones aptas para la captura de carbono, con capacidad para eliminar casi 60 millones de toneladas métricas de dióxido de carbono (MtCO2) al año para 2030.
«Si almacenáramos 60 millones de toneladas de dióxido de carbono al año en California, podríamos hacerlo durante más de 1.000 años», afirma Sally Benson, autora principal del estudio y directora de la facultad del Centro de Almacenamiento de Carbono de Stanford. «Y sabemos cómo sellar estos pozos para que el CO2 no vuelva a escapar a la atmósfera».
En comparación con las actuales emisiones de GEI del Estado, que superan los 400 millones de MtCO2 al año, se trata de una medida importante, pero no es la bala de plata necesaria. La descarbonización debe producirse en la mayoría de los sectores eliminando realmente los combustibles fósiles.
Sin embargo, 60 millones de MtCO2/año es justo lo que emite el sector eléctrico en California, por lo que este nivel de CCS podría descarbonizar completamente la generación de electricidad en el estado.
El CO2 se almacenaría principalmente en depósitos de petróleo agotados y en formaciones salinas, muchas de las cuales se encuentran en el valle central y a lo largo de Los Ángeles. Las mismas formaciones y estructuras geológicas que atrapan el petróleo y el gas, atrapan el CO2. Pero la longitud de las tuberías necesarias para transportar y almacenar 60 millones de MtCO2/año será grande, junto con el gran número de pozos de inyección, una necesidad de infraestructura de la que rara vez se habla.
De hecho, a pesar de los 5.000 millones de dólares asignados a la CCS en el actual proyecto de ley de infraestructuras que se tramita en el Congreso, no hay mucha planificación sobre cómo aplicar la CCS o cómo abordar los obstáculos mundanos, como la revisión de las normas de la EPA para permitir tanto los pozos como las tuberías con este fin.
Hay una forma de aumentar aún más el potencial de la CCS. El Dr. Pete McGrail, al frente de un grupo de científicos del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico, ha descubierto, y demostrado sobre el terreno, cómo inyectar dióxido de carbono en la roca para que se convierta en la propia roca, reduciendo el volumen de CO2 y aumentando el potencial de CCS en California por un factor enorme.
Basta con inyectar miles de toneladas de CO2 disueltas en agua a media milla de profundidad en una roca volcánica concreta, llamada basalto vesicular, de la que California tiene mucha, para que el CO2 precipite de forma natural como piedra caliza y otros minerales carbonatados. El hecho de ser un sólido en lugar de un gas significa que no hay que preocuparse de que el CO2 se vuelva a filtrar a la atmósfera, no hay que preocuparse de los terremotos inducidos y hay que preocuparse menos por el espacio.
El proyecto del PNNL demostró sobre el terreno cómo reducir el tiempo para pasar el CO2 de la fase gaseosa a la sólida de mil años a sólo dos. Y California tiene muchos basaltos a distintas profundidades.
Así que, al igual que los avances tecnológicos que siguen produciéndose para la energía nuclear, para el almacenamiento de energía y para muchas otras tecnologías relacionadas con la energía, la CCS no es diferente. Debería formar parte de cualquier plan de descarbonización.
Noticia tomada de: Forbes / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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