Comercialización de energías renovables

El cambio climático , la contaminación y la inseguridad energética son problemas importantes, y abordarlos requiere cambios importantes en las infraestructuras energéticas. ^{[ 23 ]} Las tecnologías de energía renovable son contribuyentes esenciales a la cartera de suministro energético, ya que contribuyen a la seguridad energética mundial , reducen la dependencia de los combustibles fósiles y algunas también brindan oportunidades para mitigar los gases de efecto invernadero . ^{[ 8 ]} Los combustibles fósiles que alteran el clima están siendo reemplazados por fuentes de energía limpias, estabilizadoras del clima y no agotables:

...la transición del carbón, el petróleo y el gas a la energía eólica, solar y geotérmica está muy avanzada. En la antigua economía, la energía se producía quemando algo —petróleo, carbón o gas natural—, lo que generaba las emisiones de carbono que han llegado a definir nuestra economía. La nueva economía energética aprovecha la energía del viento, la energía solar y el calor del interior de la Tierra. ^{[ 24 ]}

En 2012, una encuesta de opinión pública del Consejo de Relaciones Exteriores reveló un fuerte apoyo a diversos métodos para abordar el problema del suministro energético. Estos métodos incluyen la promoción de fuentes renovables como la energía solar y eólica, la exigencia a las empresas de servicios públicos de utilizar más energía renovable y la concesión de incentivos fiscales para fomentar el desarrollo y el uso de dichas tecnologías. ^{[ 25 ]}

En 2010, el Eurobarómetro encuestó a los veintisiete Estados miembros de la UE sobre el objetivo de "aumentar la cuota de energías renovables en la UE en un 20 % para 2020". La mayoría de la población en los veintisiete países aprobó el objetivo o pidió que se fuera más allá. En toda la UE, el 57 % consideró que el objetivo propuesto era "apropiado" y el 16 % lo consideró "demasiado modesto". En comparación, el 19 % lo consideró "demasiado ambicioso". ^{[ 26 ]}

A partir de 2011, han surgido nuevas pruebas de que existen riesgos considerables asociados a las fuentes de energía tradicionales y de que es necesario introducir cambios importantes en la combinación de tecnologías energéticas:

Varias tragedias mineras a nivel mundial han puesto de relieve el costo humano de la cadena de suministro de carbón. Las nuevas iniciativas de la EPA dirigidas a contaminantes atmosféricos tóxicos, cenizas de carbón y vertidos de efluentes resaltan los impactos ambientales del carbón y el costo de abordarlos con tecnologías de control. El uso de la fracturación hidráulica en la exploración de gas natural está siendo objeto de escrutinio, con evidencia de contaminación de aguas subterráneas y emisiones de gases de efecto invernadero. Crece la preocupación por las enormes cantidades de agua utilizadas en centrales eléctricas de carbón y nucleares, particularmente en regiones del país que enfrentan escasez de agua. Los sucesos en la central nuclear de Fukushima han reavivado las dudas sobre la capacidad de operar un gran número de centrales nucleares de forma segura a largo plazo. Además, las estimaciones de costos para las unidades nucleares de "próxima generación" siguen aumentando, y los prestamistas no están dispuestos a financiar estas centrales sin garantías de los contribuyentes. ^{[ 27 ]}

El Informe sobre el estado global de REN21 de 2014 afirma que las energías renovables ya no son solo fuentes de energía, sino también formas de abordar problemas sociales, políticos, económicos y ambientales apremiantes:

Hoy en día, las energías renovables se consideran no solo fuentes de energía, sino también herramientas para abordar muchas otras necesidades apremiantes, entre ellas: mejorar la seguridad energética; reducir los impactos sanitarios y ambientales asociados a la energía fósil y nuclear; mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero; mejorar las oportunidades educativas; crear empleos; reducir la pobreza; y aumentar la igualdad de género... Las energías renovables se han generalizado. ^{[ 28 ]}

La capacidad de energía renovable ha crecido de forma constante, liderada por la energía solar fotovoltaica . ^{[ 29 ]}

Los países que más dependen de los combustibles fósiles para la generación de electricidad varían ampliamente en cuanto al porcentaje de electricidad que se genera a partir de energías renovables, lo que genera una gran variación en el potencial de crecimiento de estas últimas. ^{[ 30 ]}

En 2008, por primera vez, se añadió más energía renovable que capacidad de energía convencional tanto en la Unión Europea como en Estados Unidos, lo que demuestra una "transición fundamental" de los mercados energéticos mundiales hacia las energías renovables, según un informe publicado por REN21 , una red global de políticas de energía renovable con sede en París. ^{[ 31 ]} En 2010, la energía renovable representó aproximadamente un tercio de las capacidades de generación de energía de nueva construcción. ^{[ 32 ]}

A finales de 2011, la capacidad total de energía renovable a nivel mundial superó los 1360 GW, un 8 % más. Las energías renovables que producen electricidad representaron casi la mitad de los 208 GW de capacidad añadida a nivel mundial durante 2011. La energía eólica y la solar fotovoltaica (FV) representaron casi el 40 % y el 30 %, respectivamente. ^{[ 33 ]} Según el informe de REN21 de 2014, las energías renovables contribuyeron con el 19 % a nuestro consumo de energía y el 22 % a nuestra generación de electricidad en 2012 y 2013, respectivamente. Este consumo de energía se divide en un 9 % procedente de biomasa tradicional, un 4,2 % como energía térmica (no biomasa), un 3,8 % hidroeléctrica y un 2 % de electricidad procedente de energía eólica, solar, geotérmica y biomasa. ^{[ 34 ]}

Durante los cinco años comprendidos entre finales de 2004 y 2009, la capacidad mundial de energía renovable creció a tasas del 10 al 60 % anual para muchas tecnologías, mientras que la producción real creció un 1,2 % en general. ^{[ 35 ] [ 36 ]} En 2011, el subsecretario general de la ONU, Achim Steiner, declaró: «El continuo crecimiento de este segmento clave de la economía verde no es casual. La combinación de objetivos gubernamentales, apoyo político y fondos de estímulo está impulsando el auge de la industria de las energías renovables y acercando la tan necesaria transformación de nuestro sistema energético mundial». Añadió: «Las energías renovables se están expandiendo tanto en términos de inversión, proyectos y distribución geográfica. De este modo, contribuyen cada vez más a la lucha contra el cambio climático, la pobreza energética y la inseguridad energética». ^{[ 37 ]}

Según una proyección de 2011 de la Agencia Internacional de Energía (AIE) , las centrales solares podrían producir la mayor parte de la electricidad mundial en 50 años, reduciendo significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero que dañan el medio ambiente. La AIE afirmó: «Las centrales fotovoltaicas y termosolares podrían satisfacer la mayor parte de la demanda mundial de electricidad para 2060 —y la mitad de todas las necesidades energéticas—, mientras que las centrales eólicas, hidroeléctricas y de biomasa suministrarían gran parte de la generación restante». «La energía fotovoltaica y la energía solar de concentración, en conjunto, podrían convertirse en la principal fuente de electricidad». ^{[ 21 ]}

En 2013, China lideró la producción mundial de energía renovable , con una capacidad total de 378 GW , proveniente principalmente de energía hidroeléctrica y eólica . En 2014, China lideró la producción y el uso de energía eólica, energía solar fotovoltaica y tecnologías de redes inteligentes , generando casi tanta energía hidráulica, eólica y solar como todas las centrales eléctricas de Francia y Alemania juntas. El sector de energías renovables de China está creciendo más rápido que su capacidad de combustibles fósiles y energía nuclear . Desde 2005, la producción de células solares en China se ha multiplicado por cien. A medida que ha crecido la fabricación china de energías renovables, los costos de las tecnologías de energía renovable han disminuido. La innovación ha contribuido, pero el principal motor de la reducción de costos ha sido la expansión del mercado. ^{[ 51 ]}

Véase también energías renovables en Estados Unidos para consultar las cifras correspondientes a ese país.

Las tecnologías de energía renovable se están abaratando gracias al cambio tecnológico y a los beneficios de la producción en masa y la competencia del mercado. Un informe de la AIE de 2011 afirmaba: «Una cartera de tecnologías de energía renovable se está volviendo competitiva en costes en un abanico cada vez más amplio de circunstancias, ofreciendo en algunos casos oportunidades de inversión sin necesidad de apoyo económico específico», y añadía que «se prevé que continúen las reducciones de costes en tecnologías críticas, como la eólica y la solar». ^{[ 54 ]} A partir de 2011Se han producido reducciones sustanciales en el coste de las tecnologías solares y eólicas:

El precio de los módulos fotovoltaicos por MW ha caído un 60 % desde el verano de 2008, según estimaciones de Bloomberg New Energy Finance, lo que sitúa a la energía solar, por primera vez, en una posición competitiva con el precio minorista de la electricidad en varios países soleados. Los precios de las turbinas eólicas también han bajado —un 18 % por MW en los últimos dos años—, lo que refleja, al igual que con la energía solar, la feroz competencia en la cadena de suministro. Se prevén nuevas mejoras en el coste nivelado de la energía para la energía solar, eólica y otras tecnologías, lo que supone una creciente amenaza para el predominio de las fuentes de generación de combustibles fósiles en los próximos años. ^{[ 37 ]}

En 2012, la energía hidroeléctrica y la energía geotérmica producidas en emplazamientos favorables eran la forma más económica de generar electricidad. Los costes de las energías renovables siguen bajando, y el coste nivelado de la electricidad (LCOE) está disminuyendo para la energía eólica, la energía solar fotovoltaica (FV), la energía solar de concentración (CSP) y algunas tecnologías de biomasa. ^{[ 55 ]}

La energía renovable es también la solución más económica para la nueva capacidad conectada a la red en áreas con buenos recursos. A medida que disminuye el costo de la energía renovable, aumenta el alcance de las aplicaciones económicamente viables. Las tecnologías renovables son ahora a menudo la solución más económica para la nueva capacidad de generación. Donde "la generación a partir de petróleo es la fuente de generación de energía predominante (por ejemplo, en islas, fuera de la red y en algunos países), casi siempre existe una solución renovable de menor costo hoy en día". ^{[ 55 ]} A partir de 2012, las tecnologías de generación de energía renovable representaron alrededor de la mitad de todas las nuevas adiciones de capacidad de generación de energía a nivel mundial. En 2011, las adiciones incluyeron 41 gigavatios (GW) de nueva capacidad de energía eólica, 30 GW de energía fotovoltaica, 25 GW de energía hidroeléctrica, 6 GW de biomasa, 0,5 GW de energía termosolar de concentración (CSP) y 0,1 GW de energía geotérmica. ^{[ 55 ]}

La energía renovable incluye diversas fuentes y tecnologías en diferentes etapas de comercialización. La Agencia Internacional de Energía (AIE) ha definido tres generaciones de tecnologías de energía renovable, que se remontan a más de 100  años:

• Las tecnologías de primera generación surgieron de la revolución industrial a finales del siglo XIX e incluyen la energía hidroeléctrica , la combustión de biomasa , la energía geotérmica y la calefacción. Estas tecnologías se utilizan de forma bastante generalizada. ^{[ 8 ]}
• Las tecnologías de segunda generación incluyen la calefacción y refrigeración solar , la energía eólica , las formas modernas de bioenergía y la energía solar fotovoltaica . Estas tecnologías están llegando al mercado como resultado de las inversiones en investigación, desarrollo y demostración (I+D+i) realizadas desde la década de 1980. La inversión inicial fue impulsada por las preocupaciones sobre la seguridad energética vinculadas a las crisis del petróleo de la década de 1970, pero el atractivo perdurable de estas tecnologías se debe, al menos en parte, a sus beneficios ambientales. Muchas de estas tecnologías reflejan avances significativos en materiales. ^{[ 8 ]}
• Las tecnologías de tercera generación aún están en desarrollo e incluyen la gasificación avanzada de biomasa , las tecnologías de biorrefinería , la energía solar térmica de concentración , la energía geotérmica de roca seca caliente y la energía oceánica . Los avances en nanotecnología también pueden desempeñar un papel importante. ^{[ 8 ]}

Las tecnologías de primera generación están bien establecidas, las de segunda generación están entrando en los mercados y las de tercera generación dependen en gran medida de compromisos de investigación y desarrollo a largo plazo, donde el sector público tiene un papel que desempeñar. ^{[ 8 ]}

La biomasa , la combustión de materiales orgánicos para obtener calor y energía, es una tecnología completamente madura . A diferencia de la mayoría de las fuentes renovables, la biomasa (y la energía hidroeléctrica) pueden proporcionar una generación de energía de carga base estable . ^{[ 56 ]}

La biomasa produce emisiones de CO₂ _durante la combustión, y la cuestión de si la biomasa es neutra en carbono es objeto de debate. ^{[ 57 ]} El material que se quema directamente en estufas produce contaminantes, lo que conlleva graves consecuencias para la salud y el medio ambiente. Los programas mejorados de estufas están mitigando algunos de estos efectos.

Durante la década anterior a 2007, el sector se mantuvo relativamente estancado, pero la demanda de biomasa (principalmente madera) sigue creciendo en muchos países en desarrollo , así como en Brasil y Alemania .

La viabilidad económica de la biomasa depende de las tarifas reguladas, debido a los altos costos de infraestructura e ingredientes para las operaciones continuas. ^{[ 56 ]} La biomasa ofrece un mecanismo de eliminación fácil mediante la quema de residuos orgánicos municipales, agrícolas e industriales. Las tecnologías de biomasa de primera generación pueden ser económicamente competitivas, pero aún pueden requerir apoyo para su implementación a fin de superar la aceptación pública y los problemas a pequeña escala. ^{[ 8 ]} Como parte del debate entre alimentos y combustibles , varios economistas de la Universidad Estatal de Iowa encontraron en 2008 que "no hay evidencia que desmienta que el objetivo principal de la política de biocombustibles sea apoyar los ingresos agrícolas". ^{[ 58 ]}

La hidroelectricidad es el término que se refiere a la electricidad generada por la energía hidroeléctrica ; la producción de energía eléctrica mediante el uso de la fuerza gravitatoria del agua que cae o fluye. En 2015, la energía hidroeléctrica generó el 16,6 % de la electricidad total mundial y el 70 % de toda la electricidad renovable ^{[ 59 ]} , y se espera que aumente aproximadamente un 3,1 % anual durante los próximos 25 años. Las centrales hidroeléctricas tienen la ventaja de ser de larga duración, y muchas de las existentes han estado en funcionamiento durante más de 100 años.

La energía hidroeléctrica se produce en 150 países, y la región de Asia-Pacífico generó el 32 por ciento de la energía hidroeléctrica mundial en 2010. China es el mayor productor de energía hidroeléctrica, con 721 teravatios-hora de producción en 2010, lo que representa alrededor del 17 por ciento del consumo eléctrico nacional. Actualmente existen tres centrales hidroeléctricas de más de 10 GW: la represa de las Tres Gargantas en China, la represa de Itaipú en la frontera entre Brasil y Paraguay, y la represa de Guri en Venezuela. ^{[ 60 ]} El costo de la energía hidroeléctrica es bajo, lo que la convierte en una fuente competitiva de electricidad renovable. El costo promedio de la electricidad de una central hidroeléctrica de más de 10 megavatios es de 3 a 5 centavos de dólar estadounidense por kilovatio-hora. ^{[ 60 ]}

Las centrales geotérmicas pueden operar las 24  horas del día, proporcionando capacidad de carga base . Las estimaciones sobre la capacidad potencial mundial para la generación de energía geotérmica varían ampliamente, desde 40 GW para 2020 hasta 6000 GW. ^{[ 61 ] [ 62 ]}

La capacidad de energía geotérmica creció de alrededor de 1 GW en 1975 a casi 10 GW en 2008. ^{[ 62 ]} Estados Unidos es el líder mundial en términos de capacidad instalada, representando 3,1 GW. Otros países con capacidad instalada significativa incluyen Filipinas (1,9 GW), Indonesia (1,2 GW), México (1,0 GW), Italia (0,8 GW), Islandia (0,6 GW), Japón (0,5 GW) y Nueva Zelanda (0,5 GW). ^{[ 62 ] [ 63 ]} En algunos países, la energía geotérmica representa una parte significativa del suministro total de electricidad, como en Filipinas, donde la energía geotérmica representaba el 17 por ciento de la matriz energética total a finales de 2008. ^{[ 64 ]}

Las bombas de calor geotérmicas (de fuente terrestre) representaban una capacidad instalada estimada de 30 GWth a finales de 2008, mientras que otros usos directos del calor geotérmico (es decir, para calefacción de espacios, secado agrícola y otros usos) alcanzaban una cifra estimada de 15 GWth. A partir de 2008, al menos 76 países utilizan energía geotérmica directa de alguna forma. ^{[ 65 ]}

Los sistemas de calefacción solar son una tecnología de segunda generación bien conocida y generalmente constan de colectores solares térmicos , un sistema de fluidos para transferir el calor desde el colector hasta el punto de uso y un depósito o tanque para almacenar el calor. Estos sistemas pueden utilizarse para calentar agua sanitaria, piscinas o viviendas y negocios. ^{[ 66 ]} El calor también puede utilizarse en procesos industriales o como fuente de energía para otros usos, como equipos de refrigeración. ^{[ 67 ]}

En muchos climas cálidos, un sistema de calefacción solar puede proporcionar un porcentaje muy alto (del 50 al 75%) de la energía necesaria para el agua caliente sanitaria. A partir de 2009China tiene 27 millones de calentadores solares de agua en los tejados. ^{[ 68 ]}

Planta de energía solar Nellis en la base aérea Nellis. Estos paneles siguen el movimiento del sol en un eje.

Barack Obama pronuncia un discurso en el Centro de Energía Solar de Próxima Generación de DeSoto.

Las células fotovoltaicas (FV), también llamadas células solares , convierten la luz en electricidad. En las décadas de 1980 y principios de 1990, la mayoría de los módulos fotovoltaicos se utilizaban para suministrar energía en zonas remotas , pero desde alrededor de 1995, los esfuerzos de la industria se han centrado cada vez más en el desarrollo de sistemas fotovoltaicos integrados en edificios y centrales fotovoltaicas para aplicaciones conectadas a la red eléctrica.

Muchas plantas están integradas con la agricultura y algunas utilizan innovadores sistemas de seguimiento que siguen la trayectoria diaria del sol en el cielo para generar más electricidad que los sistemas convencionales de instalación fija. Durante el funcionamiento de las centrales eléctricas no hay costes de combustible ni emisiones.

Algunas de las energías renovables de segunda generación, como la energía eólica, tienen un alto potencial y ya han logrado costos de producción relativamente bajos. ^{[ 71 ] [ 72 ]} La energía eólica podría volverse más barata que la energía nuclear. ^{[ 73 ]} Las instalaciones de energía eólica globales aumentaron en 35 800 MW en 2010, lo que llevó la capacidad instalada total a 194 400 MW, un aumento del 22,5 % con respecto a los 158 700 MW instalados a finales de 2009. El aumento para 2010 representa inversiones totales de 47 300  millones de euros (65 000 millones de dólares estadounidenses  ) y, por primera vez, más de la mitad de toda la nueva energía eólica se agregó fuera de los mercados tradicionales de Europa y América del Norte, impulsada principalmente por el continuo auge en China, que representó casi la mitad de todas las instalaciones con 16 500 MW. China ahora tiene 42 300 MW de energía eólica instalada. ^{[ 74 ]} La energía eólica representa aproximadamente el 19% de la electricidad generada en Dinamarca , el 9% en España y Portugal , y el 6% en Alemania y la República de Irlanda. ^{[ 75 ]} En el estado australiano de Australia Meridional, la energía eólica, impulsada por el primer ministro Mike Rann (2002-2011), ahora comprende el 26% de la generación de electricidad del estado, superando a la energía generada con carbón. A finales de 2011, Australia Meridional, con el 7,2% de la población de Australia, tenía el 54% de la capacidad instalada de energía eólica del país. ^{[ 76 ]}

La participación de la energía eólica en el consumo mundial de electricidad a finales de 2014 fue del 3,1%. ^{[ 77 ]}

La industria eólica puede producir más energía a menor costo mediante el uso de aerogeneradores más altos con palas más largas, que aprovechan los vientos más fuertes a mayor altitud. Esto ha abierto nuevas oportunidades y, en Indiana, Michigan y Ohio, el precio de la energía generada por aerogeneradores construidos a entre 300 y 400 pies de altura ya puede competir con el de combustibles fósiles convencionales como el carbón. En algunos casos, los precios han caído hasta aproximadamente 4 centavos por kilovatio-hora, y las empresas de servicios públicos han estado aumentando la cantidad de energía eólica en su cartera, argumentando que es su opción más económica. ^{[ 78 ]}

Vista del sistema de generación de energía solar Ivanpah desde Yates Well Road, condado de San Bernardino, California . La cordillera Clark se puede apreciar a lo lejos.

Las centrales termosolares incluyen la central de energía solar de 354 megavatios (MW) de Solar Energy Generating Systems en EE. UU., la central solar Solnova (España, 150 MW), la central solar Andasol (España, 100 MW), Nevada Solar One (EE. UU., 64 MW), la torre solar PS20 (España, 20 MW) y la torre solar PS10 (España, 11 MW). La central solar Ivanpah de 370 MW , ubicada en el desierto de Mojave en California , es el proyecto de central termosolar más grande del mundo actualmente en construcción. ^{[ 79 ]} Muchas otras centrales están en construcción o planificadas, principalmente en España y EE. UU. ^{[ 80 ]} En países en desarrollo, se han aprobado tres proyectos del Banco Mundial para centrales termosolares integradas/de turbina de gas de ciclo combinado en Egipto , México y Marruecos . ^{[ 80 ]}     

Etanol puro a la izquierda (A), gasolina a la derecha (G) en una gasolinera de Brasil.

Información sobre la bomba, California

La producción mundial de etanol para combustible de transporte se triplicó entre 2000 y 2007, pasando de 17.000  millones a más de 52.000  millones de litros, mientras que la producción de biodiésel se multiplicó por más de diez, pasando de menos de 1.000  millones a casi 11.000  millones de litros. Los biocombustibles representan el 1,8 % del combustible de transporte mundial y las estimaciones recientes indican un crecimiento elevado y continuo. Los principales países productores de biocombustibles para el transporte son Estados Unidos, Brasil y la Unión Europea. ^{[ 81 ]}

Brasil cuenta con uno de los programas de energías renovables más grandes del mundo, que incluye la producción de etanol a partir de caña de azúcar , y actualmente el etanol proporciona el 18 por ciento del combustible para automóviles del país. Como resultado de esto y de la explotación de yacimientos petrolíferos nacionales en aguas profundas, Brasil, que durante años tuvo que importar una gran parte del petróleo necesario para el consumo interno, alcanzó recientemente la autosuficiencia total en combustibles líquidos. ^{[ 82 ] [ 83 ]}

Casi toda la gasolina que se vende hoy en Estados Unidos está mezclada con un 10 % de etanol, una mezcla conocida como E10, ^{[ 84 ]} y los fabricantes de vehículos ya producen vehículos diseñados para funcionar con mezclas de etanol mucho más altas. Ford , DaimlerChrysler y GM se encuentran entre las compañías automovilísticas que venden automóviles, camiones y minivans de combustible flexible que pueden usar mezclas de gasolina y etanol que van desde gasolina pura hasta un 85 % de etanol (E85). El desafío es expandir el mercado de biocombustibles más allá de los estados agrícolas donde han sido más populares hasta la fecha. La Ley de Política Energética de 2005 , que exige que se utilicen 7500 millones de galones estadounidenses (28 000 000 m³ ⁾ de biocombustibles anualmente para 2012, también ayudará a expandir el mercado. ^{[ 85 ]}  

Las crecientes industrias del etanol y el biodiésel están generando empleos en la construcción, operación y mantenimiento de plantas, principalmente en comunidades rurales. Según la Asociación de Combustibles Renovables, "la industria del etanol creó casi 154 000 empleos en Estados Unidos solo en 2005, lo que incrementó los ingresos familiares en 5700  millones de dólares. También contribuyó con aproximadamente 3500  millones de dólares en ingresos fiscales a nivel local, estatal y federal". ^{[ 85 ]}

Según la Agencia Internacional de Energía, las biorrefinerías de etanol celulósico podrían permitir que los biocombustibles desempeñen un papel mucho más importante en el futuro de lo que organizaciones como la AIE habían previsto. ^{[ 88 ]} El etanol celulósico se puede producir a partir de materia vegetal compuesta principalmente de fibras de celulosa no comestibles que forman los tallos y ramas de la mayoría de las plantas. Los residuos de cultivos (como tallos de maíz , paja de trigo y paja de arroz), los residuos de madera y los residuos sólidos urbanos son fuentes potenciales de biomasa celulósica. Los cultivos energéticos específicos, como el pasto varilla , también son fuentes prometedoras de celulosa que se pueden producir de forma sostenible en muchas regiones. ^{[ 89 ]}

La energía oceánica comprende todas las formas de energía renovable derivadas del mar, incluyendo la energía de las olas, la energía mareomotriz, la energía de las corrientes fluviales, la energía de las corrientes oceánicas, la energía eólica marina, la energía del gradiente de salinidad y la energía del gradiente térmico oceánico. ^{[ 90 ]}

La central mareomotriz de Rance (240 MW) es la primera central mareomotriz del mundo . Está ubicada en el estuario del río Rance , en Bretaña , Francia. Inaugurada el 26 de noviembre de 1966, actualmente es operada por Électricité de France y es la central mareomotriz más grande del mundo en términos de capacidad instalada.

Propuestos por primera vez hace más de treinta años, los sistemas para obtener energía eléctrica a gran escala a partir de las olas del océano han cobrado impulso recientemente como una tecnología viable. El potencial de esta tecnología se considera prometedor, especialmente en las costas orientadas al oeste con latitudes entre 40 y 60 grados: ^{[ 91 ]}

En el Reino Unido, por ejemplo, el Carbon Trust estimó recientemente que el recurso marino económicamente viable asciende a 55 TWh al año, aproximadamente el 14 % de la demanda nacional actual. En toda Europa, se ha estimado que el recurso tecnológicamente alcanzable es de al menos 280 TWh al año. En 2003, el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica de EE. UU. (EPRI) estimó el recurso viable en Estados Unidos en 255 TWh al año (6 % de la demanda). ^{[ 91 ]}

Actualmente existen nueve proyectos, terminados o en desarrollo, frente a las costas del Reino Unido, Estados Unidos, España y Australia para aprovechar el ascenso y descenso de las olas, desarrollados por Ocean Power Technologies . La potencia máxima actual es de 1,5 MW ( Reedsport, Oregón ), y se está desarrollando un proyecto de 100 MW ( Coos Bay, Oregón ). ^{[ 92 ]}

A partir de 2008El desarrollo de la energía geotérmica estaba en marcha en más de 40 países, en parte gracias al desarrollo de nuevas tecnologías, como los Sistemas Geotérmicos Mejorados (EGS). ^{[ 65 ]} El desarrollo de centrales eléctricas de ciclo binario y las mejoras en la tecnología de perforación y extracción pueden permitir que los sistemas geotérmicos mejorados operen en un rango geográfico mucho mayor que los sistemas geotérmicos "tradicionales". Hay proyectos de demostración de EGS en funcionamiento en EE. UU., Australia, Alemania, Francia y el Reino Unido. ^{[ 93 ]}

Más allá de las tecnologías consolidadas de energía solar fotovoltaica y térmica , se han propuesto diversos conceptos avanzados de energía solar, como la torre de tiro ascendente solar y la energía solar espacial. Estos conceptos siguen siendo en gran medida experimentales y, hasta la fecha, no se han implementado comercialmente.

La torre solar de tiro ascendente (SUT) es una central eléctrica de energía renovable que genera electricidad a partir del calor solar de baja temperatura. La luz solar calienta el aire bajo una amplia estructura colectora con techo tipo invernadero que rodea la base central de una torre chimenea muy alta . La convección resultante provoca una corriente ascendente de aire caliente en la torre por el efecto chimenea . Este flujo de aire impulsa turbinas eólicas ubicadas en la corriente ascendente de la chimenea o alrededor de su base para producir electricidad . Los planes para versiones a mayor escala de los modelos de demostración permitirán una generación de energía significativa y podrían facilitar el desarrollo de otras aplicaciones, como la extracción o destilación de agua, la agricultura o la horticultura. Para ver un estudio sobre la torre solar de tiro ascendente y sus efectos, haga clic aquí. ^{[ 94 ]}

Una versión más avanzada de una tecnología de temática similar es el motor de vórtice (AVE), cuyo objetivo es sustituir las grandes chimeneas físicas por un vórtice de aire creado por una estructura más corta y menos costosa.

La energía solar espacial ( SBSP , por sus siglas en inglés) es el concepto de recolectar energía solar en el espacio (mediante un "SPS", es decir, un "satélite de energía solar" o un "sistema de energía satelital") para su uso en la Tierra . Se ha investigado desde principios de la década de 1970. La SBSP se diferenciaría de los métodos actuales de recolección solar en que los medios utilizados para recolectar energía residirían en un satélite en órbita en lugar de en la superficie terrestre. Algunos beneficios proyectados de dicho sistema son una mayor tasa de recolección y un período de recolección más prolongado debido a la ausencia de una atmósfera difusora y la noche en el espacio .

A partir de 2010Vestas (de Dinamarca) es el principal fabricante mundial de turbinas eólicas en términos de porcentaje de volumen de mercado, y Sinovel (de China) ocupa el segundo lugar. Juntas, Vestas y Sinovel suministraron 10.228 MW de nueva capacidad de energía eólica en 2010, y su cuota de mercado fue del 25,9 por ciento. GE Energy (EE. UU.) ocupó el tercer lugar, seguida de cerca por Goldwind , otro proveedor chino. La alemana Enercon ocupa el quinto lugar a nivel mundial, seguida en sexto lugar por la empresa india Suzlon . ^{[ 98 ]}

El mercado de la energía solar fotovoltaica ha experimentado un crecimiento constante en los últimos años. Según PVinsights, empresa de investigación en el sector, el volumen mundial de módulos solares en 2011 alcanzó los 25 GW, con un crecimiento interanual de aproximadamente el 40%. Los cinco principales fabricantes de módulos solares en 2011 fueron, por orden de preferencia, Suntech, First Solar, Yingli, Trina y Sungen. Estas cinco empresas concentraron el 51,3% de la cuota de mercado de módulos solares, según el informe de PVinsights.

La industria fotovoltaica ha experimentado caídas en los precios de los módulos desde 2008. A finales de 2011, los precios de fábrica de los módulos fotovoltaicos de silicio cristalino cayeron por debajo de 1,00 $/W. Este coste de instalación de 1,00 $/W se considera a menudo en la industria fotovoltaica como el logro de la paridad de red. Estas reducciones han sorprendido a muchos interesados, incluidos los analistas del sector, y la percepción de la economía actual de la energía solar suele estar desfasada con respecto a la realidad. Algunos interesados ​​aún consideran que la energía solar fotovoltaica sigue siendo demasiado costosa sin subvenciones para competir con las opciones de generación convencionales. Sin embargo, los avances tecnológicos, las mejoras en los procesos de fabricación y la reestructuración del sector implican que es probable que se produzcan nuevas reducciones de precios en los próximos años. ^{[ 101 ]}

La redistribución de impuestos ha sido ampliamente debatida y respaldada por economistas. Consiste en reducir los impuestos sobre la renta y aumentar los gravámenes sobre actividades ambientalmente destructivas, con el fin de crear un mercado más receptivo. Por ejemplo, un impuesto al carbón que incluyera el aumento de los costos de atención médica asociados con la respiración de aire contaminado, los costos de los daños causados ​​por la lluvia ácida y los costos del cambio climático incentivaría la inversión en tecnologías renovables. Varios países de Europa Occidental ya están redistribuyendo impuestos en un proceso conocido como reforma fiscal ambiental. ^{[ 117 ]}

En 2001, Suecia implementó una nueva reforma fiscal ambiental de 10 años diseñada para convertir 30  mil millones de coronas suecas (3.900  millones de dólares) de impuestos sobre la renta en impuestos sobre actividades perjudiciales para el medio ambiente. Otros países europeos con importantes esfuerzos de reforma fiscal son Francia, Italia, Noruega, España y el Reino Unido. Las dos principales economías de Asia, Japón y China, están considerando impuestos al carbono. ^{[ 117 ]}

Así como existe la necesidad de redistribuir los impuestos, también existe la necesidad de redistribuir los subsidios. Los subsidios no son intrínsecamente malos, ya que muchas tecnologías e industrias surgieron gracias a programas de subsidios gubernamentales. El Informe Stern explica que, de 20 innovaciones clave de los últimos 30  años, solo una de las 14 fue financiada íntegramente por el sector privado y nueve fueron financiadas totalmente con fondos públicos. ^{[ 120 ]} En cuanto a ejemplos específicos, Internet fue el resultado de enlaces financiados con fondos públicos entre computadoras en laboratorios gubernamentales e institutos de investigación. Y la combinación de la deducción fiscal federal y una sólida deducción fiscal estatal en California contribuyó a la creación de la industria moderna de la energía eólica. ^{[ 118 ]} Al mismo tiempo, los sistemas de créditos fiscales específicos de EE. UU. para energías renovables se han descrito como un instrumento financiero "opaco" dominado por grandes inversores para reducir sus pagos de impuestos, mientras que los objetivos de reducción de gases de efecto invernadero se tratan como un efecto secundario. ^{[ 121 ]}

Lester Brown ha argumentado que «un mundo que se enfrenta a la perspectiva de un cambio climático económicamente disruptivo ya no puede justificar los subsidios para expandir la quema de carbón y petróleo. Reorientar estos subsidios hacia el desarrollo de fuentes de energía climáticamente benignas como la eólica, la solar, la biomasa y la geotérmica es la clave para estabilizar el clima de la Tierra». ^{[ 118 ]} La Sociedad Internacional de Energía Solar aboga por «igualar las condiciones» corrigiendo las persistentes desigualdades en los subsidios públicos a las tecnologías energéticas y la I+D, en las que los combustibles fósiles y la energía nuclear reciben la mayor parte del apoyo financiero. ^{[ 122 ]}

Algunos países están eliminando o reduciendo los subsidios que alteran el clima, y ​​Bélgica, Francia y Japón han suprimido gradualmente todos los subsidios al carbón. Alemania está reduciendo su subsidio al carbón. El subsidio se redujo de 5400 millones de dólares  en 1989 a 2800  millones de dólares en 2002, y en el proceso Alemania redujo su consumo de carbón en un 46  %. China redujo su subsidio al carbón de 750  millones de dólares en 1993 a 240  millones de dólares en 1995 y, más recientemente, ha impuesto un impuesto al carbón con alto contenido de azufre. ^{[ 118 ]} Sin embargo, Estados Unidos ha estado aumentando su apoyo a las industrias de combustibles fósiles y nuclear. ^{[ 118 ]}

En noviembre de 2011, un informe de la AIE titulado « Despliegue de energías renovables 2011» afirmaba que «las subvenciones a tecnologías de energía verde que aún no eran competitivas se justifican para incentivar la inversión en tecnologías con claros beneficios ambientales y de seguridad energética». El informe de la AIE discrepaba de las afirmaciones de que las tecnologías de energía renovable solo son viables mediante costosas subvenciones y que no pueden producir energía de forma fiable para satisfacer la demanda. ^{[ 54 ]}

Sin embargo, una imposición justa y eficiente de subsidios para energías renovables, orientada al desarrollo sostenible, requiere coordinación y regulación a nivel mundial, ya que los subsidios otorgados en un país pueden fácilmente perturbar las industrias y políticas de otros, lo que subraya la relevancia de este tema en la Organización Mundial del Comercio. ^{[ 123 ]}

Establecer objetivos nacionales de energía renovable puede ser una parte importante de una política de energía renovable, y estos objetivos suelen definirse como un porcentaje de la energía primaria y/o de la generación de electricidad. Por ejemplo, la Unión Europea estableció un objetivo indicativo de energía renovable del 12 % de la matriz energética total de la UE y del 22 % del consumo de electricidad para 2010. También se han fijado objetivos nacionales para cada Estado miembro de la UE con el fin de alcanzar el objetivo general. Otros países desarrollados con objetivos nacionales o regionales definidos incluyen Australia, Canadá, Israel, Japón, Corea, Nueva Zelanda, Noruega, Singapur, Suiza y algunos estados de EE. UU. ^{[ 124 ]}

Los objetivos nacionales también constituyen un componente importante de las estrategias de energías renovables en algunos países en desarrollo . Entre los países en desarrollo con objetivos de energías renovables se encuentran China, India, Indonesia, Malasia, Filipinas, Tailandia, Brasil, Egipto, Malí y Sudáfrica. Los objetivos establecidos por muchos países en desarrollo son bastante modestos en comparación con los de algunos países industrializados. ^{[ 124 ]}

En la mayoría de los países, los objetivos de energía renovable son indicativos y no vinculantes, pero han servido de apoyo a las acciones gubernamentales y a los marcos regulatorios. El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente ha sugerido que convertir los objetivos de energía renovable en vinculantes legalmente podría ser una herramienta política importante para lograr una mayor penetración de las energías renovables en el mercado. ^{[ 124 ]}

La AIE ha identificado tres medidas que permitirán que las energías renovables y otras tecnologías de energía limpia "compitan de forma más eficaz por el capital del sector privado".

• "En primer lugar, los precios de la energía deben reflejar adecuadamente el "coste real" de la energía (por ejemplo, mediante la fijación de precios del carbono ) para que se tengan plenamente en cuenta los impactos positivos y negativos de la producción y el consumo de energía". Ejemplo: Las nuevas centrales nucleares del Reino Unido cuestan 92,50 £/MWh, ^{[ 125 ] [ 126 ]} mientras que los parques eólicos marinos del Reino Unido reciben apoyo de 74,2 €/MWh ^{[ 127 ]} a un precio de 150 £ en 2011 que baja a 130 £ por MWh en 2022. ^{[ 128 ]} En Dinamarca, el precio puede ser de 84 €/MWh. ^{[ 129 ]}
• "En segundo lugar, deben eliminarse los subsidios ineficientes a los combustibles fósiles, garantizando al mismo tiempo que todos los ciudadanos tengan acceso a energía asequible".
• "En tercer lugar, los gobiernos deben desarrollar marcos normativos que fomenten la inversión del sector privado en opciones energéticas con bajas emisiones de carbono". ^{[ 130 ]}

En respuesta a la Gran Recesión , los principales gobiernos convirtieron los programas de "estímulo verde" en uno de sus principales instrumentos políticos para apoyar la recuperación económica. Se asignaron unos 188.000 millones de dólares estadounidenses en fondos de estímulo verde a las energías renovables y la eficiencia energética, que se gastarían principalmente en 2010 y 2011. ^{[ 131 ]}

Las políticas públicas determinan el grado de incorporación de las energías renovables (ER) a la matriz energética de un país desarrollado o en desarrollo. Los reguladores del sector energético implementan dichas políticas, influyendo así en el ritmo y el patrón de las inversiones en ER y las conexiones a la red. Estos reguladores suelen tener autoridad para desempeñar diversas funciones que afectan la viabilidad financiera de los proyectos de energías renovables. Entre estas funciones se incluyen la emisión de licencias, el establecimiento de estándares de desempeño, el seguimiento del desempeño de las empresas reguladas, la determinación del nivel de precios y la estructura de las tarifas, el establecimiento de sistemas uniformes de contabilidad, la resolución de controversias entre las partes interesadas (como la asignación de costos de interconexión), la realización de auditorías de gestión, el desarrollo de los recursos humanos (experiencia) de las agencias, la presentación de informes sobre las actividades del sector y de las comisiones a las autoridades gubernamentales y la coordinación de decisiones con otras agencias gubernamentales. Por lo tanto, los reguladores toman una amplia gama de decisiones que afectan los resultados financieros asociados a las inversiones en ER.

Además, el regulador del sector está en condiciones de asesorar al gobierno sobre las implicaciones de centrarse en el cambio climático o la seguridad energética. El regulador del sector energético es el defensor natural de la eficiencia y la contención de costes durante todo el proceso de diseño e implementación de políticas de energías renovables. Dado que las políticas no se implementan automáticamente, los reguladores del sector energético se convierten en un facilitador (o un obstáculo) clave para las inversiones en energías renovables. ^{[ 132 ]}

La Energiewende ( transición energética en alemán ) es la transición de Alemania hacia un suministro de energía bajo en carbono , respetuoso con el medio ambiente, fiable y asequible. ^{[ 133 ]} El nuevo sistema dependerá en gran medida de las energías renovables (en particular la eólica , la fotovoltaica y la biomasa ) , la eficiencia energética y la gestión de la demanda energética . La mayor parte, si no toda , la generación de energía a partir de carbón existente deberá ser retirada. ^{[ 134 ]} La eliminación gradual del parque de reactores nucleares de Alemania , que se completará en 2022, es una parte clave del programa. ^{[ 135 ]}

El apoyo legislativo a la Energiewende se aprobó a finales de 2010 e incluye reducciones de gases de efecto invernadero (GEI) del 80-95% para 2050 (en relación con 1990) y un objetivo de energía renovable del 60% para 2050. ^{[ 136 ]} Estos objetivos son ambiciosos. ^{[ 137 ]} El instituto de políticas Agora Energiewende, con sede en Berlín , señaló que "si bien el enfoque alemán no es único en el mundo, la velocidad y el alcance de la Energiewende son excepcionales". ^{[ 138 ]} La Energiewende también busca una mayor transparencia en relación con la formulación de la política energética nacional . ^{[ 139 ]}

Alemania ha logrado avances significativos en su objetivo de reducción de emisiones de GEI, consiguiendo una disminución del 27 % entre 1990 y 2014. Sin embargo, Alemania deberá mantener una tasa media de reducción de emisiones de GEI del 3,5 % anual para alcanzar su objetivo de la Energiewende , equivalente al valor histórico máximo hasta la fecha. ^{[ 140 ]}

Alemania gasta 1.500  millones de euros al año en investigación energética (cifra de 2013) en un esfuerzo por resolver los problemas técnicos y sociales que plantea la transición. ^{[ 141 ]} Esto incluye una serie de estudios informáticos que han confirmado la viabilidad y un coste similar (en relación con el modelo habitual y dado que el carbono tiene un precio adecuado) de la Energiewende .

Estas iniciativas van mucho más allá de la legislación de la Unión Europea y las políticas nacionales de otros estados europeos. El gobierno federal alemán ha adoptado los objetivos políticos, lo que ha dado lugar a una enorme expansión de las energías renovables, en particular la eólica. La cuota de energías renovables en Alemania aumentó de alrededor del 5 % en 1999 al 22,9 % en 2012, superando la media de la OCDE del 18 % de uso de energías renovables. ^{[ 142 ]}

A los productores se les ha garantizado una tarifa de alimentación fija durante 20 años, lo que les asegura un ingreso fijo. Se han creado cooperativas energéticas y se han realizado esfuerzos para descentralizar el control y las ganancias. Las grandes compañías energéticas tienen una participación desproporcionadamente pequeña en el mercado de energías renovables. Sin embargo, en algunos casos, los diseños de inversión deficientes han causado quiebras y bajos rendimientos , y se ha demostrado que las promesas poco realistas están lejos de la realidad. ^{[ 143 ]} Se cerraron centrales nucleares, y las nueve centrales existentes cerrarán antes de lo previsto, en 2022.

Un factor que ha inhibido el empleo eficiente de las nuevas energías renovables ha sido la falta de una inversión complementaria en infraestructura eléctrica para llevar la energía al mercado. Se cree que  deben construirse o modernizarse 8300 km de líneas eléctricas. ^{[ 142 ]} Los distintos estados alemanes tienen actitudes diversas respecto a la construcción de nuevas líneas eléctricas. Las tarifas de la industria se han congelado, por lo que el aumento de los costos de la transición energética se ha trasladado a los consumidores, quienes han visto incrementadas sus facturas de electricidad.