Para acelerar la transición energética global, la innovación, la investigación, el desarrollo y la demostración de tecnologías de energía limpia desempeñan un papel fundamental. En este contexto, la Agencia Internacional de Energías Renovables (Irena) ha recopilado datos sobre una serie de indicadores cuantitativos de innovación sobre los costes y el rendimiento de las tecnologías, patentes y normas renovables. El informe analiza la energía solar fotovoltaica, la energía solar de concentración, las baterías detrás del medidor, la energía eólica terrestre y marina, los electrolizadores de hidrógeno y la energía solar térmica a gran escala.
Los indicadores de resultados que ofrece el nuevo informe de Irena ‘Indicadores de innovación en tecnología renovable: mapeo del progreso en costos, patentes y estándares’, ofrecen información tanto cualitativa como cuantitativa sobre las formas en las que estas siete tecnologías de energía renovable han progresado a lo largo del tiempo gracias a las actividades de I+D+i.
Hasta la fecha, el enfoque principal se había basado en la recopilación de datos sobre los insumos del proceso de innovación (por ejemplo, el gasto en I+D). Ahora, las métricas recopiladas por Irena permiten un análisis comparativo más riguroso sobre el apoyo a la innovación para las diferentes tecnologías.
Indicadores de siete tecnologías energéticas en los últimos diez años
En su primera parte, el informe analiza los indicadores de costo y rendimiento de siete tecnologías energéticas en los últimos diez años. En concreto, examina la energía solar fotovoltaica, la energía solar de concentración, la energía solar térmica a gran escala, las baterías detrás del contador, la energía eólica terrestre y marina, y los electrolizadores de hidrógeno.
El documento indica que los costes de la energía solar fotovoltaica en la última década se han visto reducidos significativamente por la innovación, que también ha ayudado a mejorar el rendimiento de productos. Tras un descenso del 85% en el coste nivelado de la electricidad entre 2010 y 2020, la tecnología continúa adaptándose a nuevos mercados con componentes y uso de materiales que empujan hacia una ruta de optimización.
Entre otros datos, cabe destacar que los precios de los módulos solares cayeron hasta un 93% entre 2010 y 2020, a medida que la capacidad instalada acumulada de energía solar fotovoltaica aumentó de 40 GW a 710 GW, mientras que las eficiencias promedio de los módulos crecieron del 15% en 2010 hasta alrededor del 20% en 2020, cuando las arquitecturas de celda mono-PERC han sido las dominantes. Asimismo, los costos globales promedio ponderados totales instalados para los proyectos a gran escala disminuyeron un 81% entre 2010 y 2020.
Por su parte, la energía solar concentrada (CSP) ha mejorado significativamente durante la última década. El coste nivelado de energía (LCOE) de las plantas de CSP recién puestas en servicio se redujo en 68% entre 2010 y 2020, ya que los costos instalados cayeron en parte a causa del aumento de las economías de escala a nivel de planta: los costos de operación y mantenimiento disminuyeron y los factores de capacidad aumentaron.
El tamaño promedio de los proyectos aumentó de 54 MW en 2010 a 75 MW en 2020, y los costes totales de instalación de las plantas de CSP se redujeron un 50% en el mismo periodo. Más horas de almacenamiento y otras mejoras tecnológicas han contribuido al factor de capacidad promedio ponderado global de nuevas plantas, aumentando del 30% en 2010 al 42% en 2020.
En cuanto a la energía solar térmica a gran escala, el informe destaca que Europa ha apoyado el desarrollo de proyectos de calor solar para uso industrial (SHIP) durante la última década, aunque en pequeños números. El costo total instalado de los nuevos proyectos SHIP europeos cayó un promedio ponderado de USD 1.670/kW en 2010 a USD 541/kW en 2019. El documento indica que esta disminución de más de dos tercios en los costos instalados, detrás de un despliegue modesto, destaca no solo los beneficios de apoyo de políticas, sino también la importancia de lograr a nivel de planta economías de escala para ayudar a reducir los costos en los primeros años de despliegue comercial.
Baterías y electrolizadores de hidrógeno
Respecto a las baterías detrás del contador (BTM), el informe muestra que el almacenamiento ha jugado un papel importante en el aumento de la escala de los principales mercados, aunque sigue existiendo un importante potencial de crecimiento. Gracias a su versatilidad, las tecnologías de iones de litio (Li-ion) se han beneficiado de importantes inversiones en los últimos años.
El aumento de la actividad investigadora y de la fabricación han permitido que la energía, la potencia y la seguridad de las características de Li-ion BES hayan mejorado con el tiempo, convirtiéndose en la tecnología dominante para aplicaciones residenciales detrás del contador.
Por otro lado, el hidrógeno renovable podría convertirse en una materia prima importante para un sector de productos químicos descarbonizados, proporcionar energía en industrias críticas para procesos como la fabricación de acero, y utilizarse directamente o en una forma convertida (por ejemplo, amoníaco) en el transporte, así como servir de almacenamiento estacional durante el año para equilibrar la electricidad variable de la generación de energía solar y eólica.
El informe revela la importante actividad de I+D en curso en materia de electrolizadores, mientras que aún solo son un pequeño número de empresas las que fabrican, realizan la integración del sistema y proporcionan soluciones llave en mano para los clientes. Según el documento, este esfuerzo en I+D, a pesar de los niveles bajos de despliegue, probablemente han contribuido a mejorar la eficiencia de los sistemas alcalinos AEL en al menos un 10%, con un consumo cayendo de 50-78 kWh/kg H2 a 45-75 kWh/kg H2 entre 2021 y 2020, mientras que la eficiencia de los electrolizadores de membrana de intercambio (PEM) no ha mejorado en la misma medida.
Energía eólica terrestre y marina
Con alturas de buje más altas y áreas de barrido más grandes, el informe de Irena muestra que se registró un aumento de casi un tercio en la capacidad global promedio ponderada de la eólica terrestre en tierra, de poco más del 27% en 2010 al 36% en 2020.
Impulsado por las reducciones de costos de las turbinas eólicas y el balance de los costos de la planta y las mejoras tecnológicas que aumentan los factores de capacidad, el LCOE promedio ponderado global de la eólica terrestre cayó un 56% entre 2010 y 2020, mientras que el costo total promedio ponderado global instalado para la energía eólica terrestre disminuyó un 32% en la década.
Por último, el informe indica que la energía eólica marina ha experimentado una década de rápido crecimiento y la llegada de proyectos eólicos marinos competitivos. El tamaño promedio de proyectos aumentó de 136 MW en 2010 a 301 MW en 2020, a medida que crecía el tamaño de las turbinas y los proyectos se adentraban cada vez más en aguas más alejadas de la costa.
Los factores de capacidad eólica marina han aumentado debido a las mejoras tecnológicas en la turbina, diseño y conexiones del parque eólico, y debido a las prácticas mejoradas de O&M que han reducido el tiempo de inactividad en los períodos con más viento. Entre 2010 y 2020, el LCOE promedio ponderado global de la energía eólica marina cayó un 48%.
Patentes, estándares y caso de estudio
Además de analizar los indicadores de costo y rendimiento de estas siete tecnologías energéticas en los últimos diez años en la primera parte del informe, en su segunda sección se profundiza en los últimos 10 años de progreso en la energía eólica marina y el hidrógeno a través de los datos de patentes y estándares. La visualización de estos datos está disponible en el panel de Inspire.
Finalmente, en la tercera parte se analiza el caso de estudio que combinó todos los indicadores para evaluar holísticamente el progreso de la innovación en base al análisis piloto para tecnologías eólicas marinas.
Desde Irena indican que el informe ‘Indicadores de innovación en tecnología renovable: mapeo del progreso en costos, patentes y estándares’ es un recurso valioso para los responsables de la formulación de políticas e investigadores, ya que los conocimientos de experiencias pasadas pueden ayudar a informar sobre la política de innovación para la próxima serie de tecnologías que deben ampliarse.