El papel de las nuevas tecnologías ante

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1 El papel de las nuevas tecnologías ante los retos del modelo energético. Gonzalo Saenz de Miera Director de Prospectiva Regulatoria La propiedad industrial en la sociedad: salud, deportes y medioambiente Santander, 16 de julio de 2010

2 ÍNDICE Los retos del modelo energético global. Soluciones desde la perspectiva tecnológica. Prospectiva energética en el ámbito español: soluciones tecnológicas. Algunas cuestiones finales. 2

3 El modelo energético actual se caracteriza por un crecimiento constante del consumo energético, basado en recursos finitos. it Evolución del consumo mundial de energía primaria en el escenario de referencia (Mtep) Otras renovables Biomasa Hidráulica Nuclear Gas Petróleo Carbón WEO 2008 Fuente: World Energy Outlook Agencia Internacional de la Energía La demanda de energía primaria mundial crecerá a un ritmo anual del 1,5% hasta 2030 Carbón, gas y petróleo representarán el 80% de la energía consumida en

4 El modelo energético actual está en crisis. Basado en recursos fósiles finitos Elevada dependencia d energética con los consiguientes i riesgos asociados Cantidad Riesgo de interrupción en el suministro. Precios Transferencia de millones de Euros desde España a los países productores de petróleo por el incremento de precios de Impacto sobre el cambio climático Efectos medioambientales Aumento del nivel del mar, pérdida de biodiversidad, erosión Efectos económicos Pérdida del 5% del PIB anual, especialmente en los países menos desarrollados millones de personas no tienen acceso a servicios energéticos avanzados. El mundo no tiene recursos fósiles suficientes para proveer de servicios energéticos avanzados a todos sus habitantes utilizando el modelo energético actual. 4

5 El escenario base conduce a un crecimiento insostenible de las emisiones. Un escenario continuista llevará a un incremento de las emisiones globales del 96% en Para limitar el incremento de la temperatura a 2 ºC habrá que reducirlas alrededor del 50% (Escenario BLUE). Evolución de las emisiones de CO2 en el escenario base frente al escenario BLUE Importancia de la descarbonización del sector transporte y la generación de electricidad. Fuente: Energy Technology Perspectives Agencia Internacional de la Energía El sector de la generación eléctrica y el transporte se constituyen como elementos clave de la transición a un nuevo modelo energético más sostenible. 5

6 Crecimiento de la importancia de la electricidad en el modelo energético. Evolución de la demanda de energía Evolución de la producción de electricidad Mtoe Δ 1,5% anual TWh Δ 2,5% anual Referencia ppm Carbón Petróleo Gas natural Nuclear Hidráulica Biomasa y residuos Renovables Referencia ppm Carbón Fuel Gas natural Nuclear Hidráulica Biomasa y residuos Eólica Geotérmica Solar Mareas y olas Fuente: WEO Agencia Internacional de la Energía. En el horizonte 2030, se produce una electrificación del sector energético en todos los escenarios. Necesidad de desarrollos tecnológicos en este sector para su descarbonización. 6

7 ÍNDICE Los retos del modelo energético global. Soluciones desde la perspectiva tecnológica. Prospectiva energética en el ámbito español: soluciones tecnológicas. Algunas cuestiones finales. 7

8 Para afrontar los retos del modelo energético hay que contar con todas las tecnologías. La eficiencia energética (58%), las energías renovables (17%) y el CCS (19%) se constituyen como las principales opciones tecnológicas de mitigación del cambio climático. Contribución de cada opción tecnológica a la reducción de emisiones bajo el escenario BLUE Eficiencia energética Fuente: Energy Technology Perspectives Agencia Internacional de la Energía El cumplimiento del escenario BLUE no será posible sin un importante desarrollo tecnológico, con la introducción tanto de nuevas tecnologías como con la mejora de las actuales. 8

9 Las tecnologías de eficiencia energética en usos finales y las de generación de electricidad son las jugarán el papel más importante. t Participación de las diferentes tecnologías en la reducción de emisiones del escenario BLUE en 2050 Vehículos de células de combustibles (FCV); 4% Vehículo eléctrico (EV); 7% Otros tecnologías en electrificación; 1% Eficiencia en el uso final de combustibles; 24% Electrificación del transporte 11% Otros cambios en usos finales; 3% Nuclear; 6% CCS en industria; 9% CCS en generación de electricidad; 10% Renovables; 17% Eficiencia en generación y cambio de combustible; 5% Eficiencia en usos finales eléctricos; 14% 67% de la mitigación con tecnologías en el ámbito del sector eléctrico La electrificación de la economía (ej. transporte) y el potencial tecnológico del sector eléctrico le otorgan un papel predominante en la mitigación. 9

10 La eficiencia energética es la opción con menor coste en el sector eléctrico y la eólica la tecnología con mayor crecimiento. Coste marginal de reducción de CO2 en el sector eléctrico ( ) La eficiencia energética es la medida de mitigación ió en el sector eléctrico con menor coste. Fuente: Energy Technology Perspectives Agencia Internacional de la Energía Potencia a instalar para alcanzar el escenario BLUE La eólica es la tecnología de generación con un mayor ritmo de crecimiento, seguida de la solar fotovoltaica. 10

11 Los costes a futuro de todas tecnologías de generación eléctrica son elevados. Inversión O&M CO2 Peaje Combustible CCS /MWh SERVICI OS 0 EÓLICA TERREST. (2.100h) SOLAR FV (1.600h) TERMO SOLAR (2.000h) COSTE VARIAB. CICLO COMB. RENOV. SIN EMISIONES, NI FIRMES NI FLEXIBLES HIDRÁUL. BOMBEO CICLO CAES TURBINA REGUL. (1.200h) COMB. (1.200h) DE GAS (2.000h) (1.500h) (1.200h) PUNTA / RESPALDO RENOV. CICLO COMB. (4.000h) NUEVO CARBÓN SÚPER CRÍTICO (4.000h) LLANO / RESP. RENOV. NUEVA NUCLEAR (8.000h) CICLO COMB. (8.000h) BASE NUEVO CARBÓN SÚPER CRÍTICO Y CCS (8.000h) CICLO COMB. Y CCS (8.000h) CCS Los costes de las tecnologías a futuro son elevados y se sitúan en una banda similar, a excepción las tecnologías solares con costes muy superiores 11

12 Las tecnologías solares presentan importantes perspectivas de reducción de costes. Perspectivas de evolución coste de producción normalizado para la termosolar ($/MWh) h de irradiación directa h de irradiación directa Fuente: Technology Roadmap: concentrating solar power. Agencia Internacional de la Energía Perspectivas de evolución coste de producción normalizado para la solar fotovoltaica ($/MWh) La reducción de costes de la solar fotovoltaica es más pronunciada que la de la termosolar h h Fuente: Technology Roadmap: solar photovoltaic energy. Agencia Internacional de la Energía 12

13 Las tendencias en I+D vendrán marcadas por la electrificación de la economía, con peso destacable del transporte. t M $ Necesidad de inversión anual adicional a la actual en I+D+i para alcanzar escenario BLUE ("gap entre inversiones vigentes y las necesarias para el escenario BLUE") Fuente: Energy Technology Perspectives Agencia Vehícuo Internacional de la Energía 0 Vehícuo Bioenergía CCS Eficiencia Fisión Smart grids Energía Energía eléctrico y energética Nuclear solar eólica temas asociados La tendencia a la electrificación del transporte se constituye como la mayor necesidad de inversión en I+D+i. 13

14 Perspectivas en electrificación del transporte: vehículo eléctrico. En el escenario BLUE, el 60% de las ventas de vehículos en 2050 serán eléctricos. Para alcanzar ese objetivo, es necesario avanzar en los diferentes hitos tecnológicos asociados a esta tecnología Marco regulatorio Incentivos a compra Viabilidad comercial Implantación de Se electrifican también Coordinación infra. de Ampliación infra. recarga de alta vehículos de carga, de recarga recarga velocidad a bajo coste larga distancia Baterías Optimización de diseños y aumento de la variedad. Vehículos en fase comercial con baterías baratas y duraderas Nueva generación de baterías. Superan a las de litio. Se cierra el gap con las prestaciones del motor tradicional. Códigos/ estándares Sistemas de carga y medición homogéneos Sistemas para venta de electricidad a la red por el EV Códigos y estándares para coordinar innovaciones en baterías y smart grids. Recarga Inversiones en ptos. cargas en hogares y en centros públicos Expansión de la red de recargas Cobertura de toda la OCDE con red de recarga. Mejora de rapidez y eficiencia en los puntos de recarga. I+D+i Asegurar que las baterías están disponibles. Investigar en modelos avanzados de baterías. Implantación de la siguiente generación de baterías y smart grids. Avances en mejora de batería y prestaciones del EV. Los desarrollos tecnológicos y la investigación se centran en el ámbito de las baterías y las smart grids. 14

15 Se requiere un importante desarrollo tecnológico y económico en el ámbito del CCS para cumplir el escenario BLUE. Consiste en la captura, transporte y almacenamiento del CO2 originado en un proceso de combustión. Se encuentra en fase de I+D. Lanzamiento de 12 proyectos piloto con ayudas públicas europeas. Fase de comercialización prevista a partir de Su desarrollo permitirá aprovechar las importantes reservas de carbón. Las necesidades de almacenamiento de CO2 son inferiores al 1% de la capacidad de almacenamiento. Fuente: Energy Technology Perspectives Agencia Internacional de la Energía El CCS se utilizará a lo largo de sectores energético (combustión carbón, gas ) pero también en industria (química, cemento, acero ). Es básica la colaboración sectorial para alcanzar objetivos. 15

16 Perspectivas renovables: eólica. En 2050, bajo escenario BLUE, podría llegar a representar el 12% de la producción de electricidad. Tecnología en constante renovación Industria nacional desarrollada Libre de emisiones Opción renovable más económica Ni gestionable ni firme Solamente ahorra combustible y derechos de emisión y mejora balanza de pagos (reduce importación) Necesita de energías de respaldo Éstas inevitablemente serán en gran medida emisoras. La eólica es la renovable más económica y con el mayor potencial de desarrollo 16

17 Perspectivas renovables: Solar Fotovoltaica. En 2050, bajo escenario BLUE, podría llegar a representar el 11% de la producción de electricidad. Adaptable a generación distribuida Tecnología en constante renovación Libre de emisiones Cierta correlación con la demanda Costes muy elevados pero con perspectivas de reducción Ni gestionable ni firme Fuerte competencia internacional en la industria (China lidera producción de paneles) Muy costosa y todavía en fase de desarrollo 17

18 Perspectivas renovables: Termosolar En 2050, bajo escenario BLUE, podría llegar a representar el 9,6% de la producción de electricidad. id d Parcialmente gestionable gracias al apoyo del gas natural y al almacenamiento térmico Más gestionable que la eólica Libre de emisiones Reducido peso de la industria española Altos requerimientos de agua Escasez de este recurso en las zonas aptas para su implantación No está claro su futuro tecnológico Condicionado al de las tecnologías que permitan apoyo de gas natural o almacenamiento térmico Importantes retos en su desarrollo futuro por razones técnicas y económicas 18

19 Perspectivas nuclear. En 2050, bajo escenario BLUE, podría llegar a representar el 24% de la producción de electricidad. Firme Disponibilidad >90% Libre de emisiones Costes muy estables Independientes del petróleo y del CO 2 Alargamiento de vida útil muy rentable No gestionable Incertidumbre en los costes de inversión Residuos Aunque están localizados li y son tratables. t Son un problema abordable y controlable Aceptación social negativa Las nucleares son una palanca clave para la reducción de emisiones, pero no un respaldo adecuado para las renovables 19

20 ÍNDICE Los retos del modelo energético global. Soluciones desde la perspectiva tecnológica. Prospectiva energética en el ámbito español: soluciones tecnológicas. Algunas cuestiones finales. 20

21 Principales rasgos característicos del modelo energético español y tendencias futuras. Escasas mejoras en materia de eficiencia energética Coste de energías renovables Impacto sobre la firmeza del sistema Crecimiento importante de Rasgos del las energías modelo renovables. energético Objetivos español Sector transporte como principal consumidor energético Tendencia a la electrificación de la economía 21

22 Uno de los principales retos para el modelo energético español es la necesidad de mejorar la eficiencia energética. El consumo energético ha estado basado en productos petrolíferos y la evolución de la intensidad id d energética (Consumo de energía sobre PIB) ha sido peor que la de la UE. ktep Electricidad 15% del c. total Consumo de energía final Electricidad 22% del c. total ice 1991=100 Ind Intensidad energética UE 15 España Carbón P. Petrol. Gas Electricidad 40 En este contexto, se aprecia una tendencia a la electrificación de la economía, que se confirma para el futuro según los datos del PANER

23 El fuerte crecimiento renovable en España ha hecho que estas tecnologías cuenten con un papel relevante en la estructura t de generación. Las renovables representaron en 2009 más de 25% de la generación en España, ocupando un papel p predominante la eólica. Estructura de generación en España en 2009 Evolución de la potencia renovable hasta 2009 Biomasa 1% Residuos 1% Cogeneración y trat. Residuos 12% Hidráulica RO 8% Carbón 12% Solar 2% Eólica 13% MW Hidráulica RE 2% Nuclear 18% Fuel 4% Ciclos combinados de gas natural 27% Solar Eólica Hidráulica Biomasa La elevada participación de renovables supone importantes costes para el sistema eléctrico, en términos de apoyos. Esta tendencia se incrementará en el futuro para dar cumplimiento al objetivo de alcanzar un 20% de renovables en

24 La planificación energética en materia renovable ha supuesto un reto la sostenibilidad económica del sistema eléctrico. La actual política de renovables ha fomentado el descontrol de las tecnologías menos maduras tecnológicamente (solares)... Sobrecostes de las principales energías renovables. Comparativa entre el escenario de la Planificación de 2002, la revisión de 2005 y el cierre con datos reales 2009 Escenario PP 2009 Escenario Gobierno Real 2009 Potencia Energía Sobrecoste a precios Potencia Energía Sobrecoste a precios Potencia Energía Sobrecoste a precios MW GWh 2009 MW GWh 2009 MW GWh 2009 (MM ) (MM ) (MM ) Solar , , ,5 Fotovoltaica , , ,1 Termoeléctrica , , ,4 Eólica , , ,0... y cuyo resultado es un sobrecoste de millones de (2.425 millones de más que el estimado en la Planificación 2002). 24

25 Las perspectivas futuras muestran una continuidad en la tendencia de crecimiento renovable. Tanto el Acuerdo de Consejo de Ministros con horizonte 2013 como el Plan de Acción Nacional de Energías Renovables (para cumplimiento de objetivo 20% UE) confirman el crecimiento renovable en España, otorgando un elevado peso a tecnologías solares. Potencia MW Previsión para 2013 Energía GWh Coste a precios 2013 (Miles de ) Año 2020 en PANER Potencia MW Energía GWh Solar Fotovoltaica Termoeléctrica Eólica El coste de producción de las solares en 2013 llegará casi a los millones de euros, superior al de la eólica. En esa fecha, la eólica supondrá casi el 19% de la producción del sistema eléctrico español y la solares apenas alcanzarán el 5%. 25

26 El crecimiento de la potencia renovable no reduce la necesidad de potencia firme en el sistema. Tecnología Firmeza Eólica 7% Nuclear, carbón y ciclos 90% Hidroeléctrico Bombeos 60% 85% Solar: Termoeléctrica 30% Fotovoltaica 0% Cogeneración 55% Resto 65% La producción renovable apenas contribuye a reducir la demanda punta que deben atender el resto de centrales disponibles en el sistema 26

27 Estimación de contribución de la eólica a la cobertura de la demanda (2020) GW MIBEL Curvas horarias de demanda y producción eólica Marzo Perfil de demanda y de generación eólica según el de 2008, pero escalada a valores de Curvas horarias de Demanda demanda y producción Eólica eólica (Perfil 2008) GW MIBEL 2020 Marzo Demanda neta, a cubrir por centrales gestionables, con valores de 2008 pero escalada a Series3 Peso creciente de la eólica en la cobertura de la demanda. La producción eólica es variable e independiente de la demanda 27

28 Necesidades tecnológicas ante los retos del modelo energético español. Mayor participación de las renovables en el mix Elevado peso de las tecnologías renovables más caras Integración de las renovables en el sistema de forma segura. Sostenibilidad económica del sistema eléctrico. I+D y desarrollo tecnológico: Almacenamiento de energía. Redes inteligentes. Reducción de costes en las tecnologías solares. Insuficientes mejoras de la eficiencia energética Electrificación de la economía. (Ej. transporte). Gestión de la demanda. I+D en aspectos asociados al vehículo eléctrico (baterías, redes de recargas ) Redes inteligentes. Las necesidades tecnológicas del modelo español se enmarcan en desarrollo tecnológico necesario para alcanzar el escenario BLUE. 28

29 ÍNDICE Los retos del modelo energético global. Soluciones desde la perspectiva tecnológica. Prospectiva energética en el ámbito español: soluciones tecnológicas. Algunas cuestiones finales. 29

30 Algunas cuestiones para el debate 1. El modelo energético español plantea retos en los que el desarrollo tecnológico juega un papel básico: Creciente peso renovable y sus elementos asociados (coste y firmeza). Necesidad de mejorar la eficiencia energética. 2. El marco de apoyo a las renovables en España y la planificación del Gobierno ha estado detrás del descontrol en la instalación de tecnologías renovables inmaduras y caras, como las solares. Ante este fenómeno surgen varias cuestiones: La burbuja solar ha fomentado la I+D+i en estas tecnologías? Qué influencia ha tenido el marco de apoyo en la madurez tecnológica alcanzada por las renovables en España? Es aconsejable su despliegue masivo en la actualidad teniendo en cuenta su madurez tecnológica y sus costes? Cuál es la vía para fomentar el desarrollo tecnológico en este ámbito? 30