En medio de todas las discusiones sobre cómo fomentar las fuentes de energía sin carbono, puede ser útil dar un paso atrás y observar los patrones básicos del consumo de energía de los Estados Unidos. Aquí, me baso en el Página internet de la Administración de Información de Energía de EE. UU. sobre “Explicación de los hechos energéticos de EE. UU.”.”
Esta figura muestra el consumo de energía “primaria” de EE. UU. por fuente. El lector atento notará que la “electricidad” no aparece como fuente de energía. La razón, por supuesto, es que si bien la electricidad se usa principalmente como un mecanismo para transmitir energía y, a veces (baterías) para almacenar energía, la electricidad no es una “fuente” de energía en sí misma, sino que debe generarse a partir de una fuente subyacente. .
Como muestra la figura, el consumo complete de energía de EE. UU. se estabilizó a fines de la década de 1990. El uso de carbón ha disminuido drásticamente en las últimas dos décadas, pero el uso de fuel pure ha aumentado de manera correspondiente, por lo que la suma de carbón y fuel pure en la figura no ha cambiado mucho en las últimas dos décadas. El petróleo como fuente de energía se ha reducido en un 10% en las últimas dos décadas. La energía nuclear ha subido un poco en términos de energía complete producida desde el año 2000. La cantidad de energía producida por energías renovables se ha duplicado, de alrededor de 6 a 12 cuatrillones de BTU.
La categoría de energías renovables, sin embargo, incluye más que la eólica y la photo voltaic. Aquí hay un desglose del consumo de energía de EE. UU. en 2021:
Como muestra la figura, dos quintas partes de las energías renovables son biocombustibles, incluidos el etanol y la madera. Alrededor de una quinta parte son represas hidroeléctricas. Los otros dos quintos son lo que mucha gente quiere decir cuando se refieren a las energías renovables: eólica, photo voltaic y geotérmica. En otras palabras, la energía eólica, photo voltaic y geotérmica representan un poco menos del 5% del consumo de energía de los EE. UU. en la actualidad.
Para aquellos que confían mentalmente en la energía photo voltaic/eólica/geotérmica como las principales fuentes de energía del futuro, estos números sugieren la escala del desafío. La proporción del consumo de energía de EE. UU. proveniente de combustibles fósiles (carbón, fuel pure, petróleo) fue de aproximadamente el 85% del complete en 2000 y ahora es de aproximadamente el 79%. El auge de las energías renovables, especialmente la biomasa, la eólica y la photo voltaic, explica cómo se produjo este declive de los combustibles fósiles.
Pero este cambio ha llevado dos décadas. Si la economía de EE. UU. va a consumir aproximadamente el mismo nivel de energía a lo largo del tiempo, que es el patrón de las últimas décadas, entonces la energía eólica/photo voltaic/geotérmica deberá crecer en un múltiplo de 10 para que estas fuentes proporcionen la mitad de Consumo de energía de los Estados Unidos. Una transformación de esta escala requeriría, entre otros cambios, una construcción extraordinaria de nuevas líneas eléctricas desde estas nuevas fuentes de energía hasta donde se necesita la electricidad; un aumento extraordinario en la minería proporcionar los materiales necesarios tanto para las células solares como para las líneas eléctricas; rediseñar la pink eléctrica para que sea más capaz de abordar las fuentes de electricidad que pueden fluctuar; el desarrollo de nuevos métodos de almacenamiento de electricidad para cuando no sopla el viento o no brilla el sol; y un aumento extraordinario en la capacidad de reciclar celdas solares y turbinas eólicas viejas cuando han llegado al ultimate de su vida útil rentable.
Mi propia sensación es que se necesitarán nuevas tecnologías en todas estas áreas y otras, incluido el uso de hidrógeno para el almacenamiento de energía, la energía nuclear como fuente de energía, probablemente métodos de captura y almacenamiento de carbono, y métodos de conservación del uso de energía existente.
Aquí hay una figura ultimate para mostrar algo de la complejidad del problema de la energía. El panel de la izquierda muestra las fuentes primarias de energía. El panel de la derecha muestra los sectores de uso ultimate de la energía. A veces, la fuente de energía es utilizada directamente por un determinado sector: por ejemplo, la línea superior muestra que el 69% del petróleo se utiliza en el sector de transportes, donde representa el 90% de toda la energía utilizada.
En otros casos, la energía primaria fluye a través del sector eléctrico. Por ejemplo, el 37 % de la energía del fuel pure se destina a la electricidad, al igual que el 59 % de la energía renovable, el 90 % de la energía del carbón y el 100 % de la energía nuclear. Pero de la energía que fluye hacia el sistema eléctrico, aproximadamente dos tercios se pierden en el mantenimiento del sistema mismo, y solo un tercio vuelve a los sectores de uso ultimate. En otras palabras, cuando construimos fuentes de energía renovable para alimentar la pink eléctrica, solo un tercio de la electricidad producida llega a los usuarios finales.
El desafío de reducir la dependencia de los combustibles fósiles no está solo en el lado izquierdo de esta figura: es decir, aumentar la producción de energías renovables de una manera que pueda compensar el uso de combustibles fósiles. Se trata de repensar y recablear todas las conexiones entre la energía primaria y los usuarios finales en esta figura.
