Qué tipo de energía conviene desarrollar en Chile. La transición energética a la carbono neutralidad y sus desafíos.

 

Chile, país de contrastes, una isla biogeográfica, el mejor país de Chile. Es también un país comprometido a la carbono neutralidad en el sector energético para el año 2050.

La carbono neutralidad significa tener un equilibrio entre emitir carbono y absorber carbono de la atmósfera en sumideros de carbono.

Pero ¿cómo lograrlo? Sería acaso conveniente desarrollar la energía solar en el norte del país con el desierto de Atacama, o talvez una combinación de energía hidráulica y eólica aprovechando las costas del océano pacífico. ¿Puede ser el recientemente impulsado hidrógeno verde la solución?

A continuación un repaso al actual sector energético del país y las potenciales opciones para invertir, impulsar y desarrollar en un futuro cercano.

Objetivo principal:

Primero, a qué se comprometió Chile específicamente. En el año 2020 Chile presentó a las Naciones Unidas la actualización de su NDC, que plantea alcanzar la neutralidad de emisión de GEI para el año 2050, reduciendo en 29 MtCO2eq sus emisiones desde el sector eléctrico (-56% del total¹).

¿Cómo están las cosas actualmente?

El sector en energético en el país representó el 77% de las emisiones de GEI en el año 2018¹. Es en este mismo sector donde se presentan las mayores oportunidades para alcanzar las metas propuestas.

Actualmente, Chile posee una matriz energética primaria donde predominan los recursos fósiles (emisoras de gases de efecto invernadero) representando un 68% del total en el año 2021. Se ha reportado que las energías renovables no convencionales como la biomasa, hídrica, solar y eólica representaron el 23%, 5%, 2% y 1% del total general².

En cuanto al consumo final y viendo la distribución de energéticos primarios aportantes en la generación eléctrica tenemos que:

Fuente: elaboración propia en base a Energía abierta (2021).

¿Hacia dónde queremos/debemos dirigirnos?

Como se muestra en el gráfico anterior, únicamente el 17% de la de la energía producida en Chile proviene de fuentes renovables no convencionales. Las metas autoimpuestas por el gobierno (al menos en el año 2017²) son un 20% para el año 2025 y un 60% al año 2035.

Lo anterior, en mi opinión, resulta ser algo apropiado y realista, es importante que la transición desde los combustibles fósiles hacia las energías renovables sea de carácter progresivo y realista. Sobre todo si tomamos en consideración que se proyecta para el año 2040 un aumento en la demanda energética de un 56% con respecto al año 2020³.

Entonces, ¿cómo lograr las metas planteadas para el 2050?

Existen una serie de medidas y puntos clave en los cuales enfocar los esfuerzos. Según el parlamento europeo las principales formas de lograr la carbono neutralidad son la potenciación de fuentes de energía renovable y mejoras en la eficiencia energética⁴. También mencionan que, a la fecha (2019), no existe ningún sumidero de carbono artificial capaz de eliminar el carbono de la atmósfera en la escala necesaria para combatir el calentamiento global. De esta manera, la preservación de largas areas, tanto terrestres con bosques nativos, como marinas, son necesarias para alcanzar las metas acordadas por diversos países en cuanto a la carbono neutralidad.

Entre las medidas más relevantes que Chile puede implementar para alcanzar los objetivos destacan:

1.       Cierre de las centrales de carbono para el año 2040 o antes. Según el Ministerio de Medio Ambiente, el acuerdo actual considera el cierre absoluto de centrales de carbón para el año 2040. Pero se han considerado escenarios con un cierre total anticipado, esto es, al 2035 o 2030.

2.       Edificación sostenible. Resulta de suma importancia que los futuros proyectos inmobiliarios a mediana y gran escala posean una visión sostenible. Lo anterior se consigue a través de técnicas como:

·       Elección apropiada del lugar de emplazamiento, es decir, evitar áreas de gran contaminación atmosférica y acústica, líneas eléctricas y zonas cuyo subsuelo tenga fallas geológicas⁵.

Según el Consejo de Construcción Ecológica de EE. UU. (USGBC, por sus siglas en inglés) los 10 países o regiones con el mayor número de proyectos de construcción ecológica (LEED) por metro cuadrado bruto son: China continental, Canada, India, Brazil, la República de Corea, Turquía, Alemania, México, China-Taiwán y España⁶.

Chile, por su parte, se ubica en el tercer lugar latinoamericano con 432 proyectos LEED registrados, detrás de Brazil y México, con 1.305 y 1.027, respectivamente⁶.

3.       Electromovilidad.

Chile, en años recientes, ha intentado impulsar iniciativas de transporte eléctrico sustentable, por ejemplo, para el año 2020 existían 650 unidades de buses eléctricos, representando el 10% de la flota del sistema RED Metropolitana⁷. Aún más recientemente (2022) se firmó un acuerdo con la empresa China Foton para enviar 1.022 unidades de buses eléctricos urbanos⁸.

Bus de la empresa Foton.

Todo lo anterior bajo el contexto de impulsar la electromovilidad en Chile desde la política pública, con estrategias para trabajar la movilidad eléctrica a nivel multisectorial.

Dentro de la llamada “Estrategia Nacional de Electromovilidad” se establecen metas concretas apuntando a que, para el año 2040, el 100% del transporte público urbano sea eléctrico y que, al 2050, los vehículos particulares eléctricos representen el 40% del total⁹.

Los beneficios de una movilización eléctrica radican en una reducción significativa de las emisiones de gases de efecto invernadero como el CO₂ por parte del sector de transporte.

4.       Hidrógeno verde. Comenzó impulsado en el gobierno del Expresidente Sebastián Piñera y continúa siendo impulsado bajo el Gobierno del actual presidente Gabriel Boric.

 En el año 2020 el ministerio de energía publico el “Plan nacional del hidrógeno verde” el cual busca que Chile se convierta en el productor más barato de hidrógeno verde del planeta, a la vez que se reducen las emisiones de CO₂ acelerando la transición a la meta de la carbono neutralidad.

Siguiendo la línea anterior, y tal como se lee en el informe:

“El hidrógeno verde producido en el Desierto de Atacama y en la Región de Magallanes tendría el costo nivelado de producción más bajo del mundo al 2030. La calidad de los recursos renovables de esas zonas habilitará una producción competitiva a gran escala”¹⁰.

5.       Industria sostenible; con la ampliación de energías como la solar, eólica e hídrica.

Chile es un país idóneo para desarrollar las energías renovables, es a razón de lo anterior que este sector ha crecido de forma constante en los últimos años. De hecho, en 6 años, se reporta que Chile ha quintuplicado su capacidad de generación de fuentes renovables y se proyecta que, al 2030, hasta el 70% de su matriz eléctrica sea renovable³ (ojo, que no es lo mismo que decir que el 70% de la energía producida será de fuentes renovables).

En el “Programa Nacional de Consumo y Producción sustentables” se menciona que uno de los objetivos específicos para Chile es: “Impulsar un crecimiento verde (…), potenciando sectores estratégicos y tecnologías limpias”¹¹.

Alternativas energéticas y su viabilidad en Chile:

A.      Solar.

Viabilidad en Chile:

Como se mencionó brevemente en la introducción de este artículo, Chile posee una gran oportunidad en la zona norte del país para desarrollar la energía solar en el desierto de Atacama. De hecho, es en el norte de Chile donde se encuentra la radiación solar más alta del planeta.

Paneles solares.

Funcionamiento:

De forma brevemente resumida la energía solar funciona a través de paneles solares que convierten la energía solar a energía eléctrica. Los paneles solares poseen las llamadas celdas solares cuyo compuesto más común de interés es el silicio. Los electrones del silicio interactúan con los fotones de luz para generar una corriente capaz de producir electricidad. Lo anterior se conoce como el efecto o conversión fotovoltaicos.

Contras:

La energía solar aún presenta problemáticas, siendo las principales:

·       La desbalanceada distribución de luz solar alrededor del planeta. Si bien Chile posee una gran oportunidad en el desierto de atacama, no posee la misma oportunidad en el sur del país donde la nubosidad y baja disponibilidad lumínica harían de los paneles solares una opción menos viable para la mantención de un suministro eléctrico constante.

·       La eficiencia de las celdas solares. Actualmente la celda solar más eficiente solo convierte alrededor del 46% de la luz solar disponible. La mayoría de las celdas solares en el mercado solo convierten alrededor del 20% con una subsecuente baja a un 18% luego de algunas horas de uso¹².

·       El almacenamiento de la energía producida durante el día para poder utilizarla durante la noche. Las baterías utilizadas con esta finalidad siguen siendo bastante costosas y grandes. Cuanta más potencia necesite más grande tendrá que ser su batería.

B.      Eólica.

Funcionamiento:

Este tipo de energía renovable utiliza el poder del viento para generar energía cinética (movimiento), la cual, a través de turbinas, se transforma en energía eléctrica mediante un generador. 

En términos generales, mientras más grande y alta sea una turbina eólica, mayor será la cantidad de energía que potencialmente podría proporcionar.

Viabilidad en Chile:

Combinados, los 10 parques eólicos más grandes de Chile generan unos 1.980 Kv de potencial eléctrico¹³.

Debido a su geografía la creación de más parques eólicos en el país es una opción real, ya que las altas zonas cordilleranas y las costas del océano pacífico son de alto flujo ventoso.

A pesar de lo anterior existen problemáticas que dificultan la creación de más parques eólicos en el país.

Contras:

·       El slogan “not in my backyard” o “no en mi patio trasero” que hace referencia a que la población desea moverse hacia las energías renovables, pero no desea que las instalaciones sean construidas en el entorno cercano al cual ellos habitan. Entre los motivos principales destacan: impacto ambiental y la contaminación visual y acústica.

·       Limitaciones en cuanto al poder de conversión. El científico Alemán Albert Bertz calculó el límite matemático referente a cuánto viento puede ser convertido a electricidad. El resultado fue que una turbina solo puede capturar el 59,3% de la energía del viento.

C.       Hídrica.

Funcionamiento:

Se convierte la energía de un flujo de agua a electricidad. De igual forma en que la energía cinética del viento, el agua, hace funcionar una turbina la cual genera electricidad a través de un generador.

Los dos tipos principales son presas y ríos. En el primer caso la elevación de la construcción de la presa utiliza la gravedad para generar el flujo de agua que activa mecánicamente la turbina. En el segundo caso, se aprovecha el flujo natural del río.

Viabilidad en Chile:

Actualmente, en Chile existen 7.413 MW de capacidad instalada hidroeléctrica, alcanzando cerca de un 23% de la capacidad instalada total. Lo anterior significa que todavía existe un alto margen para ser desarrollado. Según el Ministerio de Energía, en Chile existe un potencial hidroeléctrico de 15.938 MW, concentrando el mayor potencial en la cuenca del Biobío con un 18%, Baker con un 12% y Palena con un 11%¹⁴.

Debido a la escasez hídrica que sufre el norte del país, lo más sensato sería la instalación de hidroeléctricas en el sur del país, no obstante, su construcción no está excepta de problemáticas como escoger un lugar idóneo y la no disrupción del medio ambiente local.

Contras:

·       Dependen fuertemente de las fluctuaciones disponibles del caudal del río donde se ubican. Puede verse afectado por sequías.

·       Es complejo encontrar el lugar idóneo para su instalación. En otras palabras, que no conlleve consecuencias medioambientales negativas.

·       El elevado costo de las centrales hidroeléctricas.

D.      Hidrógeno verde.

Funcionamiento:

A diferencia de los anteriores, este tipo de combustible se genera a partir de la energía eléctrica proporcionada por fuentes de energía renovables. Mediante la hidrólisis (rompimiento) de la molécula de agua (H₂O) se produce hidrógeno (H2).

Dicho hidrógeno verde puede, a posteriori, ser utilizado como una fuente energética que no produce gases de efecto invernadero en su uso y como combustibles para producir electricidad, calor y diversos compuestos.

Viabilidad en Chile:

El gobierno de Chile lo ve como una de las más prometedoras herramientas para la descarbonización de distintos sectores industriales del país. En la estrategia nacional de hidrógeno verde (2020) se puede apreciar de qué forma el hidrógeno verde podría descarbonizar la industria:

Imagen extraída pulcramente desde el informe: Estrategia Nacional de Hidrógeno verde, Ministerio de Energía, Gobierno de Chile, 2020.

De esta manera, la opción del hidrógeno verde en Chile no solo es viable, sino que, además, está siendo ampliamente impulsada por el actual y anterior gobierno. Con metas concretas que buscan: establecer las bases (2020), establecer la industria y desarrollar la exportación (al año 2025) y conquistar los mercados globales (al año 2030).

Contras:

·       Debido a que su generación depende de fuentes de energía renovables, se ve afectado por los costos y disponibilidad de las mismas.

·       Su producción requiere más energía que otros combustibles.

E.   Nuclear.

Funcionamiento:

De forma bastante simplificada, mediante un reactor nuclear se utilizan elementos como el uranio para generar reacciones de fusión o fisión en cadena las cuales generan energía (térmica, calor) que, a su vez, calientan el agua hasta el punto en que comienza a evaporarse. Dicho vapor hace girar una turbina la cual carga un generador el cual, finalmente, brinda la energía eléctrica.

Viabilidad en Chile:

Técnicamente la energía nuclear no es considerada una fuente de energía renovable, no obstante, he estimado adecuado incluirla debido a su alta capacidad para generar energía (con un factor de capacidad casi 2 veces más que las unidades de gas natural y carbón, y casi 3 veces o más confiable que las plantas eólicas y solares)¹⁵ y el hecho de que globalmente está presente en muchas de las conversaciones de “energías para el futuro”.

En Chile su viabilidad es prácticamente nula, siendo realistas, las probabilidades de que Chile apueste por un desarrollo de la energía nuclear son igualmente bajas. Esto se debe a que otras opciones como la energía solar o la eólica han disminuido drásticamente sus precios. Por ejemplo, hoy en día un MW producido por una planta solar vale un cuatro menos que hace una década¹⁶.

Contras:

·       Los desechos nucleares generados durante el proceso.

·       Construir nuevas centrales nucleares es altamente costoso.

·       Preocupaciones en cuanto a la seguridad/peligro de una central nuclear.

F.   Geotérmica.

Funcionamiento:

La energía geotérmica hace referencia al calor de la tierra, estando presente en toda la corteza terrestre. En otras palabras, esta energía renovable utiliza el calor de las profundidades de la tierra para generar energía.

Al encontrarse Chile en un margen convergente de placas y pertenecer al “anillo de fuego del pacifico”, se considera un ambiente geológico favorable para el empleo de energía Geotérmica¹⁰.

Viabilidad en Chile:

Durante 2017 se inauguró, en Chile, la primera planta geotérmica de América del Sur con un total de 48 MW. No obstante lo anterior, el elevado costo del desarrollo de los proyectos geotérmicos junto con el riesgo existente en toda la etapa de exploración y desarrollo de la planta, constituyen una barrera importante para la geotermia en el país.

De este modo, en la actualidad Chile posee solo una sola central de energía geotérmica y, debido al interés del país en otras energías renovables, es posible que la situación no varíe de forma significativa en los años venideros.

Contras:

·       El elevado costo de desarrollo de los proyectos geotérmicos junto con el riesgo existente en toda la etapa de exploración y desarrollo de la planta.

Conclusiones

A pesar de que Chile únicamente es responsable por el 0,3% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero¹⁰, es imperativo no quedarse atrás en la transición energética desde la quema de combustibles fósiles, hacia fuentes renovables de energía. Es más, el objetivo y la visión debería ser transformar al país en pionero y referente dentro de la región. Alternativas y proyectos ampliamente impulsados como el Hidrógeno Verde son buenos ejemplos de como lograr dicha transición y acercarse a la meta de la carbono neutralidad al 2050.

Para finalizar, un ejercicio de reflexión. El profesor de física teórica Michio Kaku menciona que existen 5 tipos de civilizaciones:

I.         Es aquella civilización que ha sido capaz de aprovechar toda la energía disponible de una estrella vecina, reuniéndola y almacenándola para satisfacer las demandas de energía de una población en crecimiento.

Debido a que nuestra especie todavía obtiene la mayor parte de su energía de la quema de animales y plantas muertas (combustibles fósiles) no entraríamos aún en la categoría de tipo I, sino que, permanecemos en el tipo 0.

II.                   Pueden aprovechar el poder de toda su estrella, no solo transformando la luz de las estrellas en energía, sino controlando la estrella.

III.                 La especie se convierte en viajeros galácticos con conocimiento de todo lo que tiene que ver con la energía.

IV.                Una civilización Tipo IV necesitaría aprovechar fuentes de energía desconocidas para nosotros utilizando leyes físicas extrañas o actualmente desconocidas.

V.                  Una civilización que asemejaría el nivel de dioses. Capaces de manipular las leyes del universo de formas impensadas en la actualidad.

Si uno es optimista podría pensar que la actual generación de seres humanos podría alcanzar el estatus futurista de civilización del tipo I, donde nuestra energía no proviene de quemar fuentes de energía no renovables, sino, de fuentes renovables y sumamente poderosas (como el sol, nuestra estrella más cercana)

Referencias

 (1)    Nicolás García Bernal. 2021. Carbono neutralidad en el sector energético de Chile. Biblioteca del Congreso Nacional de Chile.

(2)    Nicolás García Bernal. 2021. Matriz energética y eléctrica en Chile. Biblioteca del Congreso Nacional de Chile.

(3)    Comisión Nacional de Energía (CNE Chile).

(4)    European Parliament. 2019.  What is carbon neutrality and how can it be achieved by 2050? Extraído desde: https://www.europarl.europa.eu/news/en/headlines/society/20190926STO62270/what-is-carbon-neutrality-and-how-can-it-be-achieved-by-2050

(5)    Patricio Ojeda González. 2019.  El buen panorama de la construcción sustentable en Chile: tercero en América Latina y top ten a nivel mundial. Extraído desde: https://www.paiscircular.cl/ciudad/construccion-sustentable-chile/

(6)    Sarah Stanley. 2019. Turkey, Germany and Spain Recognized as Top Countries for LEED Green Building. Extraído desde: https://www.gbci.org/turkey-germany-and-spain-recognized-top-countries-leed-green-building

(7)    Ministerio de Energía. Plataforma de electromovilidad. Extraído de: https://energia.gob.cl/electromovilidad/transporte-de-pasajeros/buses-electricos-red#:~:text=En%20el%20a%C3%B1o%202020%20ya,del%20sistema%20RED%20Metropolitana%2C%20aproximadamente.

(8)    Mauricio Monroy. 2022. Foton enviará a Chile más de 1.000 buses eléctricos para el transporte público y será la mayor flota de la marca en Latinoamérica. La tercera. Extraído desde: https://www.latercera.com/mtonline/noticia/foton-firma-el-envio-de-1022-buses-electricos-a-chile/TCK7JPFQVZEZLOOV72V7LF2ANE/

(9)    Ministerio de Energía. 2022. Estrategia Nacional de Electromovilidad. Gobierno de Chile.

(10) Max Correa A. – Carlos Barría Q. – Benjamín Maluenda P. 2020. Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde. Ministerio de Energía. Gobierno de Chile.

(11) Antonia Biggs. 2016. Programa Nacional de consumo y producción sustentables. Ministerio de Medio Ambiente. Gobierno de Chile.

(12) Michelle Vaqueiro-Contreras, Vladimir P. Markevich, José Coutinho, Paulo Santos, Iain F. Crowe, Matthew P. Halsall, Ian Hawkins, Stanislau B. Lastovskii3, Leonid I. Murin, y Anthony R. Peaker. 2019. Identification of the mechanism responsible for the boron oxygen light induced degradation in silicon photovoltaic cells. Journal of Applied Physics 125, 185704 (2019); https://doi.org/10.1063/1.5091759.

(13) Ministerio de Energía. 2017. Los 10 Parques Eólicos más grandes de Chile. Extraído desde: https://energia.gob.cl/noticias/nacional/los-10-parques-eolicos-mas-grandes-de-chile

(14) Ministerio de Energía. 2016. Estudio de Cuencas.

(15) Office of Nuclear Energy. 2021. Nuclear Power is the Most Reliable Energy Source and It's Not Even Close. Extraído desde: https://www.energy.gov/ne/articles/nuclear-power-most-reliable-energy-source-and-its-not-even-close

(16) Carlos Montes. 2019. ¿Qué pasó con la opción nuclear en Chile? La tercera. Extraído desde: https://www.latercera.com/que-pasa/noticia/gobierno-cierra-la-puerta-a-la-energia-nuclear-en-chile/460613/#:~:text=Mu%C3%B1oz%20explica%20que%20la%20energ%C3%ADa,menos%20que%20hace%20una%20d%C3%A9cada.