Moungi Bawendi. Imagen: Jake Belcher

La generación de electricidad es un gran contribuyente a las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero que alteran el clima, produciendo alrededor del 25 por ciento a nivel mundial. Esto se debe a que más de dos tercios de la electricidad del mundo todavía se producen al quemar combustibles fósiles. Pero el progreso en una variedad de áreas podría permitir reducciones drásticas en esas emisiones, como varios especialistas en ingeniería y economía describieron la semana pasada en el tercero de los seis simposios sobre cambio climático que se llevan a cabo este año académico en el MIT.

Titulado "Descarbonizando el sector de la electricidad", el simposio se centró en cuatro áreas: mejoras en la energía solar y los sistemas de almacenamiento, avances en la energía nuclear y la fusión, vehículos eléctricos y la expansión del acceso a la electricidad en el mundo en desarrollo mientras se reducen las emisiones.

"A nivel mundial, estamos en medio de una importante estrategia de descarbonización para crear electricidad limpia", dijo Paul Joskow, profesor de economía en la Sloan School of Management del MIT y co-moderador del simposio. Pero, dijo, también será esencial reducir las emisiones de los otros sectores importantes, especialmente en el transporte y en las operaciones de construcción.

Jessika Trancik, profesora asociada de estudios de energía en el Instituto de Datos, Sistemas y Sociedad del MIT y el otro moderador del evento, dijo que "la energía solar representa uno de los mayores éxitos", dado que los precios de los módulos solares han caído un 90 por ciento desde 2000. Pero todavía hay un gran potencial para un progreso significativo en los próximos años.

Moungi Bawendi, el profesor de química de Lester Wolfe, describió algunas investigaciones prometedoras sobre tecnología solar, incluido el uso de células solares a base de perovskita con un potencial de producción mucho mayor para un peso dado. Esta tecnología puede abrir posibilidades para paneles solares que podrían integrarse en exteriores de edificios, incluidos los transparentes incorporados en ventanas.

El material es soluble y podría producirse en un proceso de rollo a rollo como imprimir un periódico, lo que podría hacer que sea económico y fácil de implementar, dijo Bawendi. Hoy, "está a una sorprendente distancia del silicio" en su eficiencia. Debido a que es cien veces más absorbente de energía solar que el silicio, "se puede hacer cien veces más delgado y aun así recolectar la misma cantidad de luz", dijo. Pero todavía hay desafíos relacionados con aumentar su producción y hacerla más duradera cuando se expone al agua. "Es un problema de ingeniería que se puede resolver", dijo.

En cuanto al almacenamiento, que es crucial a medida que la energía solar y eólica se convierten en componentes más grandes de la capacidad de generación del mundo, también hay un gran progreso en ese campo. Actualmente, más del 90 por ciento de la capacidad de almacenamiento en la red eléctrica está en forma de baterías de iones de litio, dijo Yet-Ming Chiang, profesor de ciencia de materiales de Kyocera. Pero se están desarrollando alternativas más rentables, que podrían permitir la rápida expansión de las energías renovables.

Por ejemplo, describió los esfuerzos para desarrollar baterías basadas en materiales mucho más baratos y abundantes que el litio, incluidos el azufre y el zinc. Sugirió que los precios de algunos tipos de baterías basadas en dichos materiales podrían caer a tan solo $ 1 por kilovatio hora, en comparación con alrededor de $ 160 para las baterías de iones de litio actuales.

También se están desarrollando otros tipos de baterías, que enfatizan la capacidad de almacenamiento para un peso dado, lo que podría ayudar a expandir la energía de la batería a áreas como la aviación, donde hasta ahora no ha jugado un papel, dijo. Aún otros podrían usarse para el almacenamiento de respaldo; estos pueden usarse con poca frecuencia pero permanecerían estables por largos períodos.

Jacopo Buongiorno, profesor de Ciencia e Ingeniería Nuclear de TEPCO, describió un informe reciente que dirigió, sobre el futuro de la tecnología nuclear, que encontró varias áreas de nuevos tipos de diseños de plantas nucleares que son prometedoras para futuras instalaciones. Pero dijo en este punto que tal potencial se encuentra principalmente en otros países, ya que hoy hay poco interés entre las compañías de servicios públicos nacionales. Los nuevos diseños, incluidos los que son modulares y estandarizados para reducir los costos de construcción, podrían ayudar a revitalizar esa industria.

Mientras tanto, el trabajo prometedor sobre el poder de fusión, que si se perfecciona podría proporcionar un poder prácticamente libre de emisiones sin límites, está progresando bien en varios frentes, dijo Earl Marmar, científico investigador senior en el departamento de física del MIT. Una de las claves ha sido el desarrollo de superconductores mejorados, que permiten una reducción drástica en el tamaño de una planta de fusión necesaria para producir una cantidad determinada de energía. Esa tecnología está en el corazón de un proyecto conjunto en curso entre MIT y Commonwealth Fusion Systems.

Otro factor que podría ayudar en la transición lejos de los combustibles fósiles es el uso cada vez mayor de automóviles eléctricos. Trancik dijo que hoy, el uso de un automóvil eléctrico reduce las emisiones por milla recorrida en aproximadamente un 30 por ciento en promedio, pero eso depende de manera crucial de la combinación de fuentes generadoras utilizadas en la red en el lugar y la hora en que se recarga el automóvil. Los automóviles cargados completamente con energía solar eliminarían por completo sus emisiones.

David Keith, profesor asistente de dinámica de sistemas en el MIT Sloan, dijo "mi pregunta es ¿qué tan rápido pueden difundirse los vehículos eléctricos en la flota?". Señaló que hay unos 250 millones de automóviles en este país, y su vida útil promedio es de 15 años. , por lo que la rotación es un proceso lento. Actualmente, aunque prácticamente todos los fabricantes de automóviles ofrecen algún tipo de modelo eléctrico, sus ventas aún representan una fracción muy pequeña del total.

Christopher Knittel, el profesor George P. Shultz en MIT Sloan, dijo que ha habido un gran progreso en la reducción de los costos del tipo de baterías livianas necesarias para los vehículos eléctricos, y que a medida que esos precios continúen cayendo, eso podría desatar un rápido crecimiento penetración de vehículos eléctricos en el mercado. Pronto llegarán al punto donde los precios de las baterías ya no harán que los vehículos eléctricos sean más costosos que sus homólogos de gasolina, y eso podría ser un punto de inflexión, dijo.

Pero a medida que el uso de la electricidad crece en todo el mundo, cualquier progreso en la reducción de emisiones en el mundo industrializado podría compensarse si la nueva capacidad de generación en el mundo en desarrollo sigue la misma trayectoria basada en los fósiles que otras naciones tienen. Sin embargo, a veces puede ser la opción más accesible, por lo que encontrar formas de mantener bajas las emisiones mientras se avanza en la disponibilidad de energía confiable puede ser un desafío.

Kate Steel, cofundadora de Nithio, describió cómo su empresa aborda ese problema al proporcionar instalaciones simples, de bajo costo y con energía solar que pueden proporcionar algunos servicios básicos, como iluminación y carga de teléfonos celulares, a personas en regiones que aún no reciben servicios redes eléctricas confiables o cualquier servicio en absoluto.

Rob Stoner, subdirector de ciencia y tecnología de la Iniciativa de Energía del MIT, dijo que actualmente hay alrededor de 800 millones de personas en todo el mundo sin acceso a la electricidad. Si bien hay un objetivo de proporcionar acceso universal para 2050, será muy difícil lograrlo, dijo.

Escrito por: David L. Chandler | MIT News Office

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