El Caribe se enfrenta a importantes retos energéticos, ya que depende en gran medida de los combustibles fósiles y soporta elevados costes energéticos. Estos costes han contribuido a desequilibrios macroeconómicos, socavando la competitividad y obstaculizando el crecimiento debido a una dependencia excesiva de costosos productos petrolíferos importados. Una nueva investigación de la Universidad deLUT describe una vía estratégica para que el Caribe logre la neutralidad de carbono para 2050, haciendo hincapié en la necesidad de una alta electrificación y de fuentes de energía renovables. La investigación destaca el papel de la energía solar fotovoltaica flotante, las importaciones de combustible electrónico, la interconexión de la red y la descarbonización temprana de la transición energética. La investigación ofrece perspectivas únicas sobre cómo la región puede hacer la transición hacia cuotas muy altas de energía renovable e integrar estratégicamente tecnologías avanzadas para construir un futuro sostenible y bajo en carbono. La investigación se divide en dos publicaciones, tituladas «A multi-sector, multi-node, and multi-scenario energy system analysis for the Caribbean with focus on the role of offshore floating photovoltaics», publicada en Renewable and Sustainable Energy Reviews, y «Defossilising Caribbean’s energy system: Highlighting on e-fuel imports, grid integration, and accelerated transition», publicada en IET Renewable Power Generation.
El análisis revela un claro cambio hacia una alta electrificación, reduciendo la dependencia de los combustibles fósiles. Se prevé que la energía solar fotovoltaica dominará, representando entre el 67 y el 94 % de la generación total de electricidad, mientras que la eólica contribuirá entre el 6 y el 30 %. La generación de energía solar fotovoltaica se compone de un 12-13 % de prosumidores de pv, un 28-81 % de solar terrestre montada en tierra y un 1-45 % de solar flotante en alta mar. Esta transición es fundamental para la transformación de la región en una economía solar a X, en la que la energía solar alimenta las redes eléctricas e impulsa la producción de combustibles limpios y los procesos industriales. La economía solar a X es un caso especial de la economía general de la energía a X, que describe los sistemas energéticos basados principalmente en la electricidad para todo tipo de demanda energética en todos los sectores energéticos. El modelo de economía solar-a-X proporciona un plan para otras naciones insulares tropicales que se enfrentan a retos similares y que también se encaminan hacia cuotas muy altas de energía renovable.
La energía solar emerge como una fuerza dominante, impulsada por los excelentes recursos solares del Caribe y la mejora de la viabilidad económica, en consonancia con los resultados anteriores de la transición energética de Puerto Rico. En la economía solar-a-X, la energía solar fotovoltaica generará electricidad y contribuirá a la producción de e-combustible y e-químicos basados en la electricidad, fomentando la seguridad energética y el crecimiento económico. Con el apoyo de la energía eólica, la energía hidroeléctrica y las fuentes geotérmicas, este cambio impulsado por las energías renovables abordará el cambio climático y creará nuevas industrias y oportunidades de empleo.
Imagen: Universidad LUT
La electrificación es fundamental para descarbonizar el transporte por carretera, y la transición de los motores de combustión a los vehículos eléctricos está demostrando ser una solución muy eficiente. Sin embargo, persisten los retos en el transporte marítimo y aéreo, que requieren soluciones como el hidrógeno electrónico, el queroseno electrónico o los biocombustibles. El Caribe puede lograr una industrialización sostenible y una economía diversificada aprovechando sus recursos de energía renovable de bajo coste para una descarbonización completa a través de la electrificación directa e indirecta. El enfoque de la energía a X permite una profunda descarbonización de los sectores difíciles de reducir. Estos estudios destacan la importancia de integrar las tecnologías de almacenamiento para hacer frente a la variabilidad de las energías renovables y garantizar un suministro energético estable y fiable en todos los sectores, incluidos los relacionados con el marco de la energía a X. Se han obtenido resultados similares en el caso comparable del almacenamiento como elemento clave en la economía de la energía a X en Hawái.
Las tecnologías de almacenamiento, como las baterías y el almacenamiento de hidrógeno y metano, son esenciales para equilibrar la variabilidad de la generación de electricidad renovable. Las baterías ofrecen flexibilidad diaria, el almacenamiento de hidrógeno proporciona capacidad de reserva para necesidades a más largo plazo y el almacenamiento de metano aborda las variaciones estacionales de la demanda. Las tecnologías de vehículo a red ayudan a gestionar las variaciones de la demanda, mejorando la flexibilidad y la resiliencia generales del sistema energético del Caribe. Estas tecnologías son vitales para mantener la fiabilidad de la economía solar a X.
Las importaciones de e-combustible son un componente crítico de la transición energética del Caribe. La limitada superficie de tierra disponible subraya su importancia para desarrollar la infraestructura necesaria para lograr la descarbonización total en todos los sectores energéticos, especialmente en las islas más pequeñas. Sin embargo, las importaciones de hidrógeno electrónico se consideran inviables debido a los desafíos técnicos y los altos costos asociados con el envío de hidrógeno electrónico licuado. Las importaciones de e-combustible pueden reducir el uso de la tierra y los costos del sistema entre un 7 y un 16 %, al tiempo que disminuyen el suministro de combustible y el comercio de electricidad hasta en un 70 % para 2050. La importación de e-combustibles reduce la utilización de recursos locales, desplazando la competitividad y los requisitos de inversión a los centros de exportación. Sin embargo, se perderá la flexibilidad adicional que proporcionan los procesos de conversión de energía en X. A pesar de ello, las importaciones de e-fuel ofrecen una oportunidad estratégica para que los archipiélagos reduzcan su dependencia de los combustibles fósiles y mantengan el crecimiento económico. Estos estudios ponen de relieve que la transición del Caribe hacia la neutralidad de carbono es posible sin importaciones de e-fuel, mediante un mayor uso de los recursos energéticos renovables autóctonos, reforzando la capacidad de la región para alcanzar los objetivos de descarbonización, en consonancia con las conclusiones de un estudio anterior sobre Puerto Rico.
La investigación avanza las perspectivas locales e internacionales sobre la descarbonización temprana para los países archipiélagos. Al adoptar tecnologías de energía renovable, como la solar fotovoltaica, la eólica y las baterías, la acción temprana puede reducir significativamente las emisiones y los costes de transición a una economía baja en carbono. Aunque las transiciones aceleradas incurren en costes entre un 3 y un 12 % más altos que la desfosilización completa para 2050, los beneficios ambientales y económicos a largo plazo superan con creces estos gastos a corto plazo, lo que insta a actuar de inmediato para evitar mayores costes en el futuro.
La interconexión de redes desempeña un papel crucial para permitir la transición energética del Caribe, ofreciendo un ahorro sustancial de costes. El estudio demuestra que las redes interconectadas pueden reducir los costes del sistema en un 11 %, reducir el coste nivelado de la electricidad en un 14 % y reducir las emisiones de CO2 en un 4 %. Las interconexiones mejoran la fiabilidad y la flexibilidad del sistema, permitiendo a las islas compartir recursos energéticos, reducir la dependencia de los combustibles fósiles y optimizar la generación de electricidad renovable. La integración de la red mejora aún más la eficiencia del sistema, haciendo que las vías de energía renovable sean entre un 7 y un 24 % más baratas en comparación con las alternativas de combustibles fósiles. Con las interconexiones de la red, el Caribe puede maximizar el uso de sus recursos de energía renovable, garantizando menores costos y una mayor seguridad energética.
La investigación concluye que la adopción de energías renovables reduce significativamente los costes del sistema energético. La solución híbrida de batería fotovoltaica surge como la opción más económica para el Caribe, y la posibilidad de que esta configuración híbrida domine el futuro sistema energético también se refleja en la literatura anterior. En escenarios políticos óptimos, se prevé que el coste nivelado de la electricidad y el coste nivelado de la energía final sean entre un 12 y un 37 % y entre un 4 y un 30 % más bajos que las alternativas para 2050, respectivamente. Esto demuestra que las vías basadas en energías renovables son más competitivas en cuanto a costes que las opciones tradicionales de combustibles fósiles. La integración de soluciones basadas en energía solar fotovoltaica en una economía solar-a-X proporciona tanto beneficios medioambientales como oportunidades económicas sustanciales.
De cara al futuro, el futuro energético del Caribe contará de forma destacada con la energía solar fotovoltaica, la energía eólica, las baterías, los electrolizadores y otras tecnologías de energía a X, impulsando la desfosilización de la región. Esta investigación subraya el papel fundamental de la electricidad renovable de bajo coste, el almacenamiento de energía y la electrificación en el establecimiento de un marco energético sostenible, con una trayectoria clara hacia la neutralidad de carbono para 2050. Las importaciones de e-Fuel, la defosilización temprana y las interconexiones de red se identifican como componentes clave de esta transición, lo que permite al Caribe desarrollar un sistema energético más resistente, rentable y sostenible. Estas estrategias ofrecen un modelo para otras naciones insulares que se enfrentan a retos similares de transición energética. La economía en evolución del power-to-X, a través de enfoques de electrificación directa e indirecta, desempeña un papel central para garantizar la seguridad energética a largo plazo y fomentar el crecimiento económico.
Autores: Solomon Oyewo, Dominik Keiner y Christian Breyer.
Este artículo forma parte de una columna mensual de la Universidad LUT.
«La investigación en la Universidad LUT abarca diversos análisis relacionados con la energía, la calefacción, el transporte, la desalinización y las opciones de emisiones negativas de CO2. La investigación sobre la conversión de energía en otros productos es un tema central en la universidad, integrado en las áreas de enfoque de Energía, Aire, Agua y Empresa y Sociedad. La energía solar desempeña un papel clave en todos los aspectos de la investigación».
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