Innovación de energía limpia

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La emergencia económica y la crisis sin precedentes desencadenadas por la pandemia de Covid-19 corren el riesgo de ser un revés para los esfuerzos de innovación de energía limpia en un momento en que se necesita un progreso más rápido. El informe cuantifica las necesidades de innovación tecnológica e inversión para un sector energético más limpio y resistente con emisiones netas cero. Identifica atributos tecnológicos clave que pueden ayudar a acelerar los ciclos de innovación.

¿Por qué necesitamos innovación?

Sin una aceleración importante en la innovación de energía limpia, los objetivos de emisiones netas cero no serán alcanzables. El mundo ha visto una gran cantidad de promesas de numerosos gobiernos y compañías para alcanzar emisiones netas de dióxido de carbono (CO2) en las próximas décadas como parte de los esfuerzos globales para cumplir con los objetivos de sostenibilidad a largo plazo, como el Acuerdo de París sobre el Cambio Climático. Pero existe una clara desconexión entre estas promesas de alto perfil y el estado actual de la tecnología de energía limpia. Si bien las tecnologías en uso hoy en día pueden ofrecer una gran cantidad de las reducciones de emisiones requeridas por estos objetivos, son insuficientes por sí solas para llevar el mundo a cero-neto al tiempo que garantizan que los sistemas de energía permanezcan seguros, incluso con políticas mucho más fuertes que los respalden.

La eficiencia energética y las Energías Renovables son fundamentales para lograr los objetivos climáticos, pero hay grandes porciones de emisiones que requerirán el uso de otras tecnologías. Gran parte de estas emisiones provienen de sectores donde las opciones tecnológicas para reducirlas son limitadas, como el transporte marítimo, los camiones, la aviación y las industrias pesadas como el acero, el cemento y los productos químicos. La descarbonización de estos sectores exigirá en gran medida el desarrollo de nuevas tecnologías que aún no se utilizan. Y muchas de las tecnologías de energía limpia disponibles en la actualidad necesitan más trabajo para reducir los costos y acelerar la implementación.

La innovación es la clave para fomentar nuevas tecnologías y avanzar en las existentes. Este informe evalúa las formas en que la innovación de energía limpia puede acelerarse significativamente con el fin de lograr emisiones netas cero y mejorar la seguridad energética.

Innovación no es lo mismo que invención. Después de que una nueva idea llegue del tablero de dibujo al laboratorio y al mundo, hay cuatro etapas clave en la línea de innovación de energía limpia. Pero este camino hacia la madurez puede ser largo, y el éxito no está garantizado:

• Prototipo: se desarrolla un concepto en un diseño y luego en un prototipo para un nuevo dispositivo (por ejemplo, un horno que produce acero con hidrógeno puro en lugar de carbón).

• Demostración: los primeros ejemplos de una nueva tecnología se introducen en el tamaño de una unidad comercial a gran escala (por ejemplo, un sistema que captura las emisiones de CO2 de las plantas de cemento).

• Adopción temprana: en esta etapa, todavía hay una brecha de costo y rendimiento con las tecnologías establecidas, que la atención de las políticas debe abordar (por ejemplo, automóviles eléctricos y de hidrógeno).

• Maduro: a medida que avanza el despliegue, el producto pasa a la corriente principal como una opción común para nuevas compras (por ejemplo, turbinas hidroeléctricas).

Comprender la escala del desafío de la innovación energética

No existen soluciones únicas o simples para poner al mundo en un camino sostenible hacia las emisiones netas cero. La reducción de las emisiones globales de CO2 requerirá una amplia gama de tecnologías diferentes que funcionan en todos los sectores de la economía en varias combinaciones y aplicaciones. Estas tecnologías se encuentran en etapas muy diversas de desarrollo, pero ya podemos determinar cuánto es probable que necesiten para contribuir a las reducciones de emisiones necesarias para cumplir los objetivos internacionales de energía y clima.

Hoy se conocen las tecnologías clave que el sector energético necesita para alcanzar las emisiones netas cero, pero no todas están listas. Alrededor de la mitad de las reducciones de emisiones acumulativas que llevarían al mundo a una trayectoria sostenible (1), provienen de cuatro enfoques tecnológicos principales. Estas son la electrificación de los sectores de uso final como la calefacción y el transporte; la aplicación de captura, utilización y almacenamiento de carbono; el uso de hidrógeno bajo en carbono y combustibles derivados del hidrógeno; y el uso de bioenergía. Sin embargo, cada una de estas áreas enfrenta desafíos para hacer que todas las partes de su cadena de valor sean comercialmente viables en los sectores donde la reducción de emisiones es más difícil. Nuestra nueva guía de tecnología de energía limpia ETP2 proporciona un marco para comparar la preparación para el mercado de más de 400 tecnologías de componentes.

Las tecnologías de etapa temprana juegan un papel descomunal. Alrededor del 35 por ciento de las reducciones acumulativas de emisiones de CO2 necesarias para cambiar a un camino sostenible provienen de tecnologías actualmente en la fase de prototipo o demostración. Otro 40 por ciento de las reducciones se basan en tecnologías que aún no se implementan comercialmente a escala de mercado masivo. Esto requiere esfuerzos urgentes para acelerar la innovación. Los ejemplos más rápidos relacionados con la energía en las últimas décadas incluyen productos de consumo como LED y baterías de iones de litio, que tardaron entre 10 y 30 años en pasar del primer prototipo al mercado masivo. Estos ejemplos deben ser los puntos de referencia para construir la gama de tecnologías energéticas para llegar a emisiones netas cero.

Cómo la innovación puede ayudar a alcanzar los objetivos de emisiones netas cero más rápido

Si los gobiernos y las empresas quieren avanzar más rápidamente hacia las emisiones netas cero, se debe acelerar el progreso en las tecnologías de etapa temprana. En este informe, presentamos un caso de innovación más rápida que explora cómo se podrían lograr emisiones netas a nivel mundial en 2050, en parte al suponer que las tecnologías que actualmente solo están en el laboratorio o en la etapa de prototipos pequeños hoy están rápidamente disponibles para la inversión comercial. Existen grandes incertidumbres en torno a los costos y plazos de estas tecnologías, pero este caso teórico indica lo que podría lograrse a través de un impulso global a la innovación.

En nuestro caso de innovación más rápida, casi la mitad de todas las reducciones de emisiones adicionales en 2050 en relación con los planes de políticas actuales serían de tecnologías que aún no han llegado al mercado hoy. En relación con un caso en el que no hay mejoras en las tecnologías que ya se usan en la actualidad, las tecnologías de etapa inicial proporcionan aproximadamente un tercio de las reducciones de emisiones en el caso de innovación más rápida. En la práctica, este caso requeriría, por ejemplo, un promedio de dos nuevas plantas de acero a base de hidrógeno para comenzar a operar cada mes entre ahora y 2050. Actualmente, la tecnología para estas plantas está solo en la etapa de prototipo. Al mismo tiempo, tendrían que construirse 90 nuevas plantas de bioenergía que capturan y almacenan sus propias emisiones de CO2 cada año. Hoy en día, solo hay una instalación a gran escala en funcionamiento.

Si no se acelera el progreso, ahora se corre el riesgo de impulsar la transición a emisiones netas cero en el futuro. El ritmo de la innovación en las próximas décadas dependerá de las políticas que los gobiernos apliquen hoy. Una demora en los proyectos de demostración y una desaceleración en el despliegue de tecnologías de adopción temprana después de la crisis de Covid-19 requeriría mayores esfuerzos del gobierno en el futuro, como apoyar nuevas tecnologías por más tiempo hasta que sean competitivas. Por ejemplo, los costos de capital de tecnologías clave como los electrolizadores de hidrógeno podrían aumentar hasta en un 10 por ciento para 2030, lo que dificultaría la ampliación de la producción.

Evitar grandes cantidades de emisiones «bloqueadas» es crucial

Alinear los ciclos de inversión con objetivos netos cero puede crear grandes mercados para las nuevas tecnologías y evitar grandes cantidades de emisiones «bloqueadas». Para algunos sectores de energía, 2050 está a solo un ciclo de inversión, lo que hace que el momento de las inversiones y la disponibilidad de nuevas tecnologías sean críticas. Aumentar el gasto en investigación y desarrollo con bajas emisiones de carbono y aumentar las inversiones en proyectos de demostración clave para los sectores más desafiantes puede ser particularmente efectivo. Si las tecnologías correctas en los sectores de acero, cemento y productos químicos pueden llegar al mercado a tiempo para el próximo ciclo de renovación de 25 años, que comenzará alrededor de 2030, pueden evitar casi 60 gigatoneladas de emisiones de CO2 (GtCO2).

La crisis de Covid-19 podría paralizar o catalizar la innovación energética

En un momento en que se necesita urgentemente una innovación más rápida, la pandemia de Covid-19 ha dado un gran revés. En el futuro inmediato, la capacidad del mundo para traer nuevas tecnologías al mercado será más débil como resultado de las interrupciones causadas por la pandemia. Las incertidumbres del mercado y las políticas amenazan con reducir los fondos disponibles para los empresarios.

La innovación involucra a una amplia gama de participantes, pero los gobiernos tienen un papel fundamental que va mucho más allá de simplemente financiar la investigación y el desarrollo. Establecen objetivos y prioridades nacionales generales, y son vitales para determinar las expectativas del mercado, garantizar el flujo de conocimiento, invertir en infraestructura esencial y permitir que los principales proyectos de demostración sigan adelante.

Si los gobiernos se enfrentan al desafío creado por la crisis de Covid-19, tienen la oportunidad de acelerar la innovación de energía limpia. Esto puede ayudar a proteger los aproximadamente 750 mil empleos en investigación y desarrollo energético. Y puede ser una oportunidad estratégica para que los gobiernos garanticen que sus industrias salgan de la crisis de Covid-19 más fuertes y listas para abastecer futuros mercados de crecimiento nacionales e internacionales. En un camino hacia el cumplimiento de los objetivos de energía sostenible y clima, proyectamos que las inversiones en tecnologías que se encuentran actualmente en la etapa de grandes prototipos y demostraciones promediarán alrededor de 350 mil millones de dólares al año durante las próximas dos décadas.

Algunas áreas merecen atención inmediata de los gobiernos que buscan revitalizar la actividad económica. En particular, es importante mantener el financiamiento de investigación y desarrollo en los niveles planificados hasta 2025 y considerar recaudarlo en áreas estratégicas. Las políticas y el financiamiento basados en el mercado pueden ayudar a ampliar las cadenas de valor para tecnologías pequeñas y modulares, como lo hicieron para los paneles solares, lo que avanza significativamente en el progreso de la tecnología. Las sinergias con otras tecnologías en todos los sectores es una forma relativamente innovadora de bajo costo. La electroquímica, que sustenta las baterías, electrolizadores y pilas de combustible, es un claro ejemplo.

La AIE propone cinco principios clave de innovación

Para los gobiernos que buscan alcanzar objetivos de emisiones netas cero mientras mantienen la seguridad energética, estos principios abordan principalmente los desafíos de las políticas nacionales en el contexto de las necesidades globales, pero son relevantes para todos los formuladores de políticas y estrategas interesados en las tecnologías y transiciones energéticas:

1. Priorizar, rastrear y ajustar. Revise los procesos para seleccionar carteras de tecnología para el apoyo público para garantizar que sean rigurosos, colectivos, flexibles y alineados con las ventajas locales.
2. Aumentar la I + D pública y la innovación privada dirigida por el mercado. Utilice una variedad de herramientas, desde investigación y desarrollo público hasta incentivos de mercado, para ampliar la financiación de acuerdo con las diferentes tecnologías.
3. Abordar todos los enlaces en la cadena de valor. Observe el panorama general para asegurarse de que todos los componentes de las cadenas de valor clave avancen de manera uniforme hacia la próxima aplicación del mercado y exploten los efectos indirectos.
4. Construir infraestructura habilitadora. Movilizar las finanzas privadas para ayudar a salvar el «valle de la muerte» al compartir los riesgos de inversión de las mejoras de la red y los manifestantes a escala comercial.
5. Trabajar globalmente para el éxito regional. Coopere para compartir las mejores prácticas, experiencias y recursos para enfrentar desafíos tecnológicos urgentes y globales, incluso a través de plataformas multilaterales existentes.

A medida que los países de todo el mundo busquen un futuro energético más seguro y sostenible, la AIE continuará apoyando a los gobiernos, la industria, los inversores y otras partes interesadas en el avance de la innovación energética con el objetivo de acelerar las transiciones hacia sistemas de energía más limpios y resistentes.

Aquí el reporte completo

Referencias
(1) La trayectoria o ruta sostenible hacia las emisiones netas cero se refiere al Escenario de Desarrollo Sostenible.

(2) Una nueva herramienta interactiva desarrollada por la AIE que proporciona información detallada y análisis sobre el nivel de madurez de más de 400 diseños y componentes tecnológicos diferentes, así como una compilación de objetivos de mejora de costos y rendimiento y jugadores líderes en el campo. Disponible en línea en www.iea.org/articles/etp-clean-energy-technology-guide .