Para qué necesitamos la electricidad
La electricidad no puede extraerse del suelo como el carbón. Por eso se denomina fuente de energía secundaria, lo que significa que se deriva de fuentes primarias, como el carbón, el gas natural, las reacciones de fisión nuclear, la luz solar, el viento y la energía hidráulica. La mayoría de los usos directos de la energía primaria se limitan a generar calor y movimiento. La electricidad, por el contrario, es extremadamente versátil, con una amplia gama de aplicaciones complejas. La electricidad desempeña un papel tan esencial en la vida americana contemporánea que su oferta y demanda se examinan a menudo por separado de las fuentes primarias utilizadas para producirla.
La Administración de Información Energética (EIA) prevé un aumento del 11% en la generación de electricidad en Estados Unidos entre 2015 y 2040, es decir, un 0,4% al año. En términos prácticos, eso significa un aumento correspondiente de la demanda de carbón y gas, al menos en el futuro próximo. Las centrales eléctricas consumen actualmente casi dos quintas partes de la energía estadounidense de todas las fuentes, incluyendo alrededor del 91% del carbón y el 35% del gas natural, así como la biomasa y el gas de vertedero. La quema de estos combustibles produce grandes cantidades de gases de efecto invernadero (GEI) y otros contaminantes.
Formas de generar electricidad
El fuerte crecimiento económico, combinado con inviernos más fríos y veranos más cálidos, impulsó la demanda mundial de electricidad en 2021 en más de un 6%, el mayor aumento desde la recuperación de la crisis financiera en 2010. El rápido repunte de la demanda global de energía puso a prueba las cadenas de suministro de carbón y gas natural, haciendo subir los precios de la electricidad al por mayor. A pesar del impresionante crecimiento de la energía renovable, la generación de electricidad a partir del carbón y el gas alcanzó niveles récord.
Se espera que las adiciones anuales a la capacidad mundial de electricidad renovable alcancen una media de unos 305 GW al año entre 2021 y 2026 en nuestra previsión principal. Esto supone una aceleración de casi el 60% en comparación con la expansión de las renovables en los últimos cinco años. Por el contrario, las adiciones anuales de capacidad renovable en nuestro caso acelerado son una cuarta parte más altas que en nuestro caso principal, alcanzando más de 380 GW de media durante 2021-2026.
La misión del TCP de usuarios es aportar pruebas de la investigación sociotécnica sobre el diseño, la aceptación social y la usabilidad de las tecnologías energéticas limpias para informar sobre la elaboración de políticas para las transiciones energéticas limpias, eficientes y seguras. La descarbonización, la descentralización y la digitalización están integrando las tecnologías energéticas en el corazón de nuestras comunidades. La respuesta de las comunidades a estos cambios y el uso de las tecnologías energéticas determinarán el éxito de nuestros sistemas energéticos. Las políticas energéticas mal diseñadas y las tecnologías que no satisfacen las necesidades de los usuarios conducen a “brechas de rendimiento” que son ineficientes tanto energética como económicamente. Los sistemas energéticos centrados en el usuario son, por tanto, fundamentales para lograr transiciones energéticas social y políticamente aceptables.
Energía generada a partir de fuentes naturales
Generación bruta de electricidad por fuentes en Alemania 1990-2020, mostrando que el crecimiento de las renovables ya sustituye a la nuclear, que pronto desaparecerá (rojo), y la nuclear restante sustituye parcialmente a las fósiles (gas, carbón duro, lignito)
La capacidad instalada de Alemania para la generación eléctrica pasó de 121 gigavatios (GW) en 2000 a 218 GW en 2019, lo que supone un aumento del 80%, mientras que la generación de electricidad solo aumentó un 5% en el mismo periodo[7].
Aunque la producción de renovables aumentó significativamente entre 1991 y 2017, la producción de energía fósil se mantuvo en niveles más o menos constantes. En el mismo periodo, la producción de energía nuclear disminuyó debido al plan de retirada progresiva, y gran parte del aumento de las renovables cubrió el hueco dejado por el cierre de las centrales nucleares. Sin embargo, en 2019 y 2020 se produjeron importantes reducciones en la generación de electricidad a partir de combustibles fósiles, de 252 TW⋅h en 2018 a 181 TW⋅h en 2020. Alemania eliminará gradualmente la energía nuclear a finales de 2022, lo que significa que el futuro crecimiento de las energías renovables será necesario para llenar el vacío de nuevo. Alemania también tiene previsto eliminar el carbón para 2038 o antes[8].
Fuentes de energía renovables
Seguimos restaurando nuestros sistemas. Hemos publicado el Informe Semanal de Almacenamiento de Gas Natural y la Revisión Mensual de la Energía. La Actualización Semanal de Gas Natural y la actualización del Sistema Estatal de Datos Energéticos se publicarán hoy, 30 de junio de 2022. Seguiremos publicando actualizaciones periódicas sobre el estado de otros productos de datos.
Las tres principales categorías de energía para la generación de electricidad son los combustibles fósiles (carbón, gas natural y petróleo), la energía nuclear y las fuentes de energía renovables. La mayor parte de la electricidad se genera con turbinas de vapor que utilizan combustibles fósiles, energía nuclear, biomasa, energía geotérmica y energía solar térmica. Otras tecnologías importantes de generación de electricidad son las turbinas de gas, las turbinas hidráulicas, las turbinas eólicas y la energía solar fotovoltaica.
El carbón fue la segunda fuente de energía más importante para la generación de electricidad en Estados Unidos en 2021, alrededor del 22%. Casi todas las centrales eléctricas de carbón utilizan turbinas de vapor. Unas pocas centrales de carbón convierten el carbón en gas para utilizarlo en una turbina de gas para generar electricidad.
El petróleo fue la fuente de menos del 1% de la generación de electricidad en Estados Unidos en 2021. El fuel-oil residual y el coque de petróleo se utilizan en las turbinas de vapor. El fuel-oil destilado se utiliza en los generadores de motores diesel. El fuel residual y los destilados también pueden quemarse en las turbinas de gas.