La transición hacia un 2050 con cero emisiones, es una prioridad global para la que se han implementado múltiples estrategias, hojas de ruta y acciones reales por parte de gobiernos y de diferentes industrias.
Sin embargo, es importante considerar en este camino temas como la demanda estacional de energía y el consumo por parte de edificios, sobre todo en zonas donde los inviernos suelen ser más fríos, lo que dse traduce en un mayor aumento energético que plantea diversos retos.
En el libro “El biometano y almacenamiento estacional de energía” se señala que en España, los edificios representan cerca del 30% del consumo final de energía. Sin embargo, la gran mayoría de esta energía (63%) proviene de combustibles fósiles, utilizados principalmente para calefacción y agua caliente sanitaria (ACS), resultando en una demanda altamente estacional concentrada en invierno. Resolver esta estacionalidad es clave para la descarbonización.
Y si bien existen pocas similitudes entre el caso español y el mexicano derivados principalmente del tipo de clima, geografía y densidad poblacional, lo cierto es que podemos aprender importantes lecciones en cuanto a los retos que implica la electrificación, el almacenamiento de energía y el uso de biogases para atender esta demanda.
Retos para la electrificación total derivados de la alta demanda estacional
Uno de los principales retos a los que nos enfrentamos, teniendo en cuenta el objetivo de la descarbonización, es el de cubrir el aumento de la demanda en periodo invernal y que las fuentes renovables, dada su naturaleza intermitente, no logran satisfacer en su totalidad.
Esta discrepancia estacional genera dos problemas cruciales si se electrifica completamente el consumo fósil de los edificios:
- Necesidad de almacenamiento estacional: Regresando al caso que se trata en el libro, si se electrifica toda la demanda fósil de los edificios en España, sería necesario almacenar estacionalmente alrededor del 44% de la energía adicional. Este almacenamiento es esencial para acompasar la oferta de verano con la demanda de invierno.
- Aumento de la demanda punta: La electrificación impulsaría la demanda punta del sistema en invierno, incrementando la necesidad de capacidad de energía firme. Se estima que la electrificación del consumo fósil de los edificios en España generaría una demanda punta adicional de aproximadamente 28 GW. Esto resulta en una necesidad total de unos 70 GW de energía firme. Es un gran desafío, ya que las tecnologías renovables intermitentes como la solar y la eólica apenas proporcionan firmeza (el factor de firmeza de la fotovoltaica es de solo 4.15%, y el de la eólica 7.47%). De hecho, el factor de utilización combinado de eólica y solar en invierno promedia solo un 23%, llegando a ser tan bajo como 4% en horas específicas.
Esta necesidad de almacenar grandes volúmenes de energía o de asegurar una capacidad firme considerable es un espejo de lo que podría suceder en México. Si se intentara la electrificación total del sector de calefacción y agua caliente en ciudades con alta estacionalidad, como las del norte del país, la red eléctrica enfrentaría enormes picos de demanda invernal. Esta inversión en firmeza y almacenamiento a gran escala podría ser prohibitiva si se busca depender solo de las energías renovables intermitentes, lo que hace que el uso de infraestructuras de gas existentes sea especialmente relevante en regiones ya gasificadas.
Biometano para eficentar la cadena de valor
Una solución para esto, es el uso de calderas de condensación alimentadas por gases renovables, como el biometano, que incluso cubre mejor la demanda que las bombas de calor.
En España, por ejemplo, el potencial de biometano en España (163 TWh/año) es más del doble del consumo de combustibles fósiles en edificios (70 TWh/año). Al analizar la eficiencia a lo largo de toda la cadena de valor, el biometano compensa la menor eficiencia de la caldera (95%) con su alta eficiencia de almacenamiento estacional. Si se considera el almacenamiento de electricidad en hidrógeno, la eficiencia global de la bomba de calor cae drásticamente (entre 48% y 73%), mientras que el biometano mantiene una eficiencia global de la cadena del 90%.
Otra ventaja de usar biometano, es que utiliza la red existente de gas natural para poder gestionar la demanda. Finalmente, las calderas de condensación tienen menores costos iniciales de instalación que las bombas de calor, sumado a que en términos de costes totales (energía más equipos), el biometano es el combustible más barato.
La electrificación total conlleva costos significativamente superiores en zonas donde el invierno es más crudo, como la zona continental y del Atlántico-Norte de España o bien, el caso de las ciudades en el norte de México o en las partes altas cerca de las zonas de sierras. Esto lleva a la conclusión de que la manera más eficiente y de menor coste para lograr un suministro renovable de climatización y ACS es a través de una combinación de bombas de calor y calderas alimentadas por biometano, permitiendo que la elección final del mix óptimo dependa de las circunstancias específicas de cada hogar, como el clima, el aislamiento o la necesidad de un sistema de refrigeración.
Conoce el libro completo en “Biometano y almacenamiento estacional de energía”, elaborado por la Fundación Naturgy, en este enlace: https://www.fundacionnaturgy.org/publicacion/el-biometano-y-el-almacenamiento-estacional-de-energia/
