# Aplicaciones difíciles de descarbonizar
Existen dos razones generales por las que una aplicación puede caracterizarse como difícil de descarbonizar. Es posible que haya soluciones para descarbonizar la aplicación pero, por algún motivo, la solución sea costosa de implementar (por ejemplo, la tecnología emergente, los materiales caros, la readaptación costosa). En el caso de otras aplicaciones, puede ser que la solución para descarbonizarlas no se haya demostrado por completo o, en algunos casos, no exista. Debido al enorme papel en las emisiones y a la relativamente amplia aplicabilidad de las soluciones, las tecnologías para descarbonizar la red eléctrica y el sector del transporte terrestre de pasajeros ya han sido identificadas en gran medida y se están escalando, aunque más adelante en esta sección se analizarán notables excepciones a la descarbonización de la electricidad. Sin embargo, el transporte de larga distancia, ya sea por carretera, mar o aire, y numerosos procesos industriales carecen, en general, de soluciones probadas para la descarbonización, o las soluciones que existen son costosas en relación con las opciones existentes que emiten carbono. Por tal motivo, estos sectores económicos constituyen la mayoría de las aplicaciones identificadas con una reducción significativa de costes (es decir, superiores a 600 USD/tonelada de CO2e) o que no se pueden reducir con las tecnologías actuales (consulte la figura 9).
# Almacenamiento de larga duración de la energía
Conforme aumenta la cantidad de energía renovable variable en la red eléctrica, existe la necesidad de equilibrar la variación diaria, semanal y estacional de la producción de electricidad de estos recursos. Esta variabilidad presenta un doble desafío. Por un lado, para descarbonizar por completo la red eléctrica es necesario encontrar soluciones libres de emisiones que cubran los distintos espacios vacíos de la generación renovable intermitente. El segundo desafío es que el despliegue de una capacidad suficiente de estos recursos para satisfacer la demanda de energía durante una gran parte del año necesariamente dará lugar a una sobreproducción de estos recursos en muchos otros momentos del año. La figura 10 muestra un ejemplo extremo de esto en la interconexión del este de los EE. UU., con un 40 % de la demanda de electricidad cubierta por la energía solar y un 60 %, por la eólica marina (generalmente representativa de un panorama con emisiones cero).
En la actualidad existe un impulso importante en torno al despliegue de baterías de iones de litio (Li-ion) como solución a estos desafíos. Aunque no existe un límite técnico en cuanto a la duración del almacenamiento que podrían proporcionar las baterías de iones de litio, hoy en día se considera que son más adecuadas para duraciones relativamente cortas (<8 horas) debido a sus elevados costes marginales (es decir, cada kWh adicional de almacenamiento de energía requiere la compra de una celda de batería adicional que es relativamente costosa). También hay problemas de fuga de energía (autodescarga) si se quiere almacenar energía en las baterías por más de algunos días. Otras soluciones de almacenamiento, como la energía hidroeléctrica de almacenamiento por bombeo (PSH), el almacenamiento de energía mediante aire comprimido (CAES) o el almacenamiento de energía térmica (TES), son tecnologías potenciales adecuadas para almacenar energía durante períodos más largos, pero es probable que sigan limitándose a aproximadamente 24 a 48 horas de duración debido a la necesidad de aumentar el tamaño a medida que aumenta la duración del almacenamiento que se desee.
Si bien es probable que la combinación de las soluciones mencionadas llene muchos de los espacios vacíos en la producción de una red con gran cantidad de energías renovables, es posible que aún sea necesario cubrir las brechas estacionales para la producción de energía a partir de energías renovables variables. Los eventos críticos pueden ocurrir solo una vez al año, o incluso con menos frecuencia, por causas que pueden ir desde el clima extremo (por ejemplo, vórtices polares, huracanes) hasta erupciones volcánicas y terremotos o incendios forestales. Aunque estos acontecimientos se presentan relativamente con poca frecuencia, suelen provocar interrupciones que pueden durar semanas o más y crear situaciones en las que la disponibilidad de energía es crítica. En consecuencia, puede ser necesario identificar y desarrollar fuentes de energía libres de carbono que puedan almacenarse en volúmenes suficientes para cubrir altas necesidades energéticas, quizá hasta la totalidad de la carga diaria durante un período de semanas, sin que se produzca una degradación cuando se almacenen durante un período de meses a años.
# Sector industrial
En 2018, el sector industrial representaba alrededor del 39 % de las emisiones de GEI mundiales relacionadas con la energía. Son varias las razones por las que la descarbonización del sector industrial es especialmente desafiante:
Con frecuencia, los procesos industriales requieren calor de altas temperaturas que oscilan entre 700 °C a más de 1600 °C. Este calor suele producirse con combustibles fósiles y su sustitución por electricidad o hidrógeno requerirá un importante cambio en los procesos de producción o el desarrollo de diseños alternativos para los hornos.
A menudo, los procesos industriales están estrechamente integrados, lo que significa que un cambio en una etapa del proceso puede implicar modificaciones en otras etapas. Por ejemplo, si se electrifica un horno de craqueo a vapor de etileno, se reducirá el exceso de calor que da la combustión, que en la actualidad se utiliza para producir vapor a alta presión para compresores y turbinas que se encuentran en una etapa posterior del proceso de producción.
En general, el uso de la energía en el sector industrial ya está muy bien optimizado y es muy eficiente. Por eso, a diferencia de lo que ocurre en los sectores de la construcción y el transporte de pasajeros, es menos probable que una mayor electrificación produzca un ahorro importante de los costes operativos. Por otro lado, el coste de capital de los equipos electrificados es en gran medida igual, o incluso superior, al de los equipos convencionales.
Numerosos productos industriales, como el acero y el cemento, son productos básicos cuyo coste es la principal consideración en las decisiones de compra. Las opciones de descarbonización que aumentan el coste de producción podrían crear una desventaja en el mercado (si no hay una predisposición a pagar más por un producto básico descarbonizado).
Gran parte de las emisiones del sector industrial no proviene del uso de la energía, sino del procesamiento de una materia prima (por ejemplo, la piedra caliza en el cemento, el gas natural en el amoniaco). Para reducir estas emisiones hay que cambiar la materia prima o agregar la captura de carbono al proceso.
La duración de los equipos industriales suele ser del orden de 20 a 40 años, lo que impide el ritmo de rotación o transformación del mercado.
Otro desafío es que la descarbonización de los procesos industriales puede requerir que se pase de un proceso estandarizado a uno que sea apropiado para la localidad en la que se produce el bien, lo que podría perjudicar a algunos productores o localidades en la producción de productos básicos. Entre los factores que pueden favorecer a ciertas localidades, y en consecuencia a las empresas locales en detrimento de otras, se encuentran:
el acceso a electricidad de bajo coste, confiable y sin emisiones de carbono;
el acceso a la biomasa producida de forma sostenible;
la disponibilidad de la capacidad de CCS.
En líneas generales, esto refuerza el hecho de que no existe una única vía para descarbonizar un proceso industrial y que probablemente se necesitará una cartera de soluciones para descarbonizar el sector industrial por completo. Los desafíos de la descarbonización del sector industrial y la posibilidad de opciones necesarias se reflejan en el análisis de las posibles vías de descarbonización de dos procesos industriales importantes: la producción de cemento y de acero, en el Anexo B.
Utilizado con permiso de Goldman Sachs. Las opiniones del EPRI y del GTI no representan las opiniones de Goldman Sachs, ni las opiniones que se expresan en este documento tienen el aval de Goldman Sachs. ↩︎