El despliegue generalizado de vehículos eléctricos, bombas de calor y otras tecnologías eléctricas podría aumentar el consumo de electricidad de Estados Unidos en casi un 40% ciento a mediados de siglo, según un nuevo informe del gobierno
El informe del Laboratorio Nacional de Energía Renovable, titulado Electrification Futures Study: Scenarios of Electric Technology Adoption and Power Consumption for the United States analiza los impactos de la demanda en una transición a la electricidad en el transporte, los edificios residenciales y comerciales, y la industria hasta 2050.
Los autores del informe desarrollaron tres escenarios para evaluar los cambios en el crecimiento de la demanda de electricidad bajo diferentes niveles de electrificación en toda la economía. Los escenarios se basan en proyecciones de costos y rendimiento en el primer informe de EFS, así como en la revisión de las tendencias actuales, la literatura académica y el uso de una versión actualizada de la herramienta de modelado ascendente EnergyPATHWAYS .
El escenario de "referencia" anticipa solo cambios incrementales en la electrificación para mediados de siglo. El escenario "medio" asume que las oportunidades se aprovechan pero no llegan a un cambio transformador en la electrificación. El escenario "alto" prevé un futuro en el que una combinación de avances tecnológicos, apoyo normativo y entusiasmo del consumidor "permita un cambio transformador en la electrificación".
Electrificación sectorial
Según Trieu Mai, investigador senior de NREL y autor principal del estudio, el sector con mayor potencial de cambio transformador para el año 2050 es el transporte. Entre los tres sectores rastreados en el estudio, el transporte comienza con la cuota de electrificación más pequeña. El transporte representa casi el 30% del consumo de energía primaria de Estados Unidos, pero menos del 1% de la demanda de electricidad.
En una entrevista, Mai dijo que hay muchas oportunidades para la electrificación en el transporte, especialmente para la flota de vehículos ligeros. El escenario medio encontró oportunidades para la electrificación del transporte de mercancías de corta distancia. El escenario alto encuentra que "existen oportunidades en el transporte de larga distancia, pero podrían estar supeditadas a algún avance en las tecnologías de la batería", según Mai.
La penetración en el mercado de vehículos eléctricos enchufables alcanza casi el 84% en el escenario alto, en comparación con solo el 11% en el caso de referencia. Se estima que más de 240 millones de automóviles y camiones eléctricos ligeros, 7 millones de camiones eléctricos medianos y pesados y 80.000 autobuses eléctricos estarán en la carretera para el año 2050 en el mismo escenario. En total, bajo el escenario alto, los vehículos eléctricos representan hasta el 76% de las distancias recorridas por los vehículos a mediados de siglo.
Los edificios y la industria comienzan con una mayor participación de electrificación y, según el estudio, "ven menos potencial de cambio transformador en todo el país". El aumento de la electrificación en edificios comerciales y residenciales podría afectar la demanda máxima de electricidad, cambiando algunos sistemas de energía regionales del verano a picos de invierno.
En el escenario alto, los dispositivos eléctricos proporcionan hasta el 61% de la calefacción de espacios, el 52% del agua caliente y el 94% de los servicios de cocina en edificios comerciales y residenciales para 2050.
"Encontramos que las tecnologías de bombas de calor son tecnologías clave en la electrificación", dijo Mai. El escenario alto prevé más de 170 millones de bombas de calor que proporcionarán calefacción y agua caliente y refrigeración de espacios en los hogares a mediados de siglo.
El alcance del uso de bombas de calor para proporcionar calefacción en el escenario de alta electrificación "podría causar un mayor aumento en el consumo eléctrico de invierno, particularmente en ciertas regiones como el noreste y el medio oeste superior", dijo Mai. Bajo tal escenario, los servicios públicos y los operadores de la red tendrán que planificar para los picos de invierno y verano.
El informe encuentra que el despliegue de bombas de calor será más difícil en las casas existentes en comparación con la construcción nueva. "La alta eficiencia y el potencial multiservicio de las bombas de calor pueden respaldar su atractivo económico", escriben los autores. "Sin embargo, las barreras para la adopción de la bomba de calor, como la modernización de los edificios y la familiaridad del consumidor, podrían limitar el crecimiento en las ventas".
En la industria, el informe ve el mayor potencial de electrificación en aplicaciones que aumentan la productividad (es decir, aquellas que conducen a mejoras en la calidad del producto, mayores rendimientos, menos desechos o menores costos de mano de obra) o requieren temperaturas de proceso más bajas. En el escenario alto, los procesos de curado, secado y otros procesos a baja temperatura "son de alguna manera los mejores candidatos para la electrificación industrial", dijo Mai.
Patrones de consumo final de energía e investigación futura
La electrificación en toda la economía podría ofrecer a los servicios públicos una sacudida del crecimiento de la demanda de electricidad sostenida después de una década de crecimiento plano. El informe encontró que el consumo de electricidad de EEUU. Podría aumentar en un 20% en el escenario medio y en un 38% en el escenario alto en comparación con el caso de referencia.
En el escenario alto, la tasa de crecimiento anual para la demanda de electricidad es del 1,6%. Esto se traduce en un aumento en el consumo de electricidad de unos 80 teravatios hora al año hasta 2050, "un consumo sin precedentes durante un período sostenido de tiempo", según Mai.
La participación de la electricidad en la energía final total en 2050 alcanza el 41% en el escenario alto, en comparación con el 19% en 2016 y el 23% en el escenario de referencia. El cambio a la electricidad en el escenario alto también encontró reducciones en el uso de combustible del 74% para la gasolina, 35% para el diésel y 37% para el gas natural en 2050.
Pero "como las tecnologías de uso final de la electricidad suelen ser más eficientes en términos de energía para proporcionar el mismo servicio por unidad de energía final que otras tecnologías", señaló Mai, "eso lleva a una reducción final del uso de energía de alrededor del 21% para 2050 sobre una base anual".
Los autores concluyen que "esta mayor eficiencia general de las tecnologías eléctricas es una de las razones por las que la demanda de energía no crece aún más rápido".
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