- Los costos han bajado lo suficiente como para que la mayor parte de la población mundial pueda recibir electricidad barata solo con una combinación de solar y baterías
- Para 2030, el 80% de la población podría cubrir el 90% de su electricidad por 80 €/MWh o menos, y para 2050 el 86% podría hacerlo por 60 €/MWh o menos
- Las regiones de alta latitud tienen costos de respaldo más altos por la falta de sol en invierno, pero eso puede mitigarse con apoyo de eólica e hidroeléctrica
- Como el 90% de la población vive dentro de ±45 grados del ecuador, la eficiencia solar es alta y también es posible minimizar los costos de transmisión
- Los sistemas de solar + baterías son considerados una tecnología clave para lograr autosuficiencia eléctrica limpia sin combustibles fósiles
Posibilidad de abastecer al mundo con energía solar y baterías
- La caída de costos de la energía solar y las baterías permite suministrar electricidad barata a la mayor parte de la población
- En 2030, al cubrir el 90% de la electricidad con una combinación de solar + baterías, el 80% de la población podría acceder a electricidad por 80 €/MWh o menos
- Si se agregan fuentes complementarias como eólica e hidroeléctrica, el costo puede reducirse aún más
- Las regiones de alta latitud tienen costos de respaldo más altos por la escasez de luz solar en invierno, pero eso puede aliviarse con apoyo de eólica e hidroeléctrica
- Para 2050, el 86% de la población podría cubrir el 90% de su electricidad por 60 €/MWh o menos
- Los sistemas de solar + baterías pueden convertirse en la tecnología principal para un suministro eléctrico barato y limpio en la mayoría de las regiones
Conclusiones principales
- La energía solar y las baterías pueden convertirse en el medio principal de suministro eléctrico en la mayor parte del mundo
- En zonas con espacio suficiente, es posible producir electricidad directamente cerca del punto de consumo, minimizando los costos de transmisión
- Las regiones del norte en altas latitudes necesitan apoyo de eólica e hidroeléctrica debido a la variabilidad estacional
- El último 5~10% de la electricidad podría cubrirse a corto plazo con combustibles fósiles y, a largo plazo, con tecnologías de almacenamiento de larga duración o e-biocombustibles
Detalles técnicos
- El modelo se basa en model.energy y excluye el almacenamiento de hidrógeno
- Costo de instalación solar: 384 €/kWp en 2030, 293 €/kWp en 2050
- Costo de instalación de baterías de ion-litio: 157 €/kWh en 2030, 83 €/kWh en 2050
- Costo del inversor: 177 €/kW en 2030, 66 €/kW en 2050
- Eficiencia de la batería 96%, costo de capital 5%, eficiencia del generador de respaldo 50%
- Costo del combustible de respaldo 30 €/MWhth, costo del equipo de respaldo 1000 €/kWel
- El costo de contribución del respaldo es de (11.5 + 0.6x) €/MWh según una proporción de respaldo de x%
- El cálculo se realizó en 9196 cuadrículas de 1°×1° con poblaciones de más de 10,000 personas, cubriendo al 99.86% de la población mundial
- El 90% de la población vive a menos de 45 grados del ecuador, donde la eficiencia solar es alta
Advertencias y limitaciones
- No se refleja la variabilidad de la demanda: el modelo asume una demanda eléctrica constante durante todo el año
- La demanda de refrigeración encaja bien con la energía solar, pero la demanda de calefacción puede enfrentar faltantes en invierno
- Alta sensibilidad al costo de las baterías: si sigue bajando, el costo total del sistema también disminuirá
- Se espera que, con cambios en la distribución de la población, una mayor población en bajas latitudes amplíe la proporción de zonas de bajo costo
- Desajuste entre demanda eléctrica y población: industrias intensivas en energía, como centros de datos, podrían trasladarse a regiones de menor costo
- La respuesta de la demanda y la interconexión regional podrían reducir aún más los costos
- En los costos de transmisión solo se consideraron 50 €/kW, aunque existen diferencias por región
- Los paneles se asumieron con ángulo fijo de 35 grados; usar sistemas de seguimiento por eje podría reducir costos
- Los sistemas residenciales pequeños cuestan entre 2 y 3 veces más que las instalaciones a gran escala
- Restricciones de suelo: en zonas densamente pobladas, el suministro cercano es difícil y puede requerirse transmisión desde regiones vecinas
- Los datos de irradiación solar usan el reanálisis ECMWF ERA5 y pueden contener ciertos errores
- La unidad de costo está en euros de 2020; al convertir a 2026, aumenta entre 20 y 25%
- El costo del combustible de respaldo se basa en gas fósil a 30 €/MWhth y no incluye costos externos como daños climáticos
- Al aplicar un costo social del carbono de 300 €/tCO₂, se agregan 60 €/MWhth
- Los ataques de EE. UU. e Israel contra Irán en 2026 elevaron el precio del gas a 50–60 €/MWhth
- El costo de capital (WACC) varía por región y es más alto en lugares como África
Código y datos públicos
- Todo el código de cálculo está publicado bajo licencia abierta
- Repositorio en GitHub
- Los resultados de los escenarios pueden consultarse en el dataset de Zenodo
Uso de suelo y recursos
- Si la población mundial de 8 mil millones consumiera 10 MWh por persona al año, se necesitarían en total 80,000 TWh
- Para cubrir el 90% con solar + baterías, en 2050 harían falta 69 TWp de solar y 72 TWh de baterías
- 70 TWp de solar ocuparían 1,400,000 km² (aproximadamente el 1% de la tierra firme del planeta), equivalente al 3.7% de las tierras de pastoreo
- En zonas densamente pobladas, la falta de suelo requerirá transmisión desde regiones vecinas
- La capacidad de fabricación solar supera 1 TWp al año y está concentrada principalmente en China
- La capacidad de producción de baterías de ion-litio se estima en 7 TWh/año para 2030 (IEA, 2023)
- La extracción de minerales para energías renovables es mucho menor que en el caso de los combustibles fósiles
- El silicio es abundante, el uso de plata cayó 7 veces entre 2005 y 2020, y puede sustituirse por cobre o aluminio
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Tecnologías de sustitución de materiales para baterías
- Cobalto → litio hierro fosfato (LFP)
- Grafito → sustitución parcial por silicio
- Las baterías de ion-sodio son prometedoras para almacenamiento estacionario
Resultados adicionales
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Densidad de población y costo del sistema
- La mayor parte de la población vive dentro de ±45 grados del ecuador, y en esa zona es posible mantener bajos costos incluso solo con solar + baterías
- En las regiones por encima de 45 grados de latitud, agregar eólica reduce notablemente los costos
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Escenario de baterías baratas en 2050
- La hipótesis base es 83 €/kWh, pero con baterías de ion-sodio podrían lograrse 29–52 €/kWh
- Con ello, se espera una caída adicional del costo total del sistema
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Cambio de costos al eliminar la eólica
- En 2030, si se excluye la eólica, el costo del sistema aumenta, especialmente en las regiones del norte de alta latitud
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Mapas por escenario y costos acumulados
- Se ofrecen mapas para 2030 y 2050 en escenarios de solo solar y de combinación solar + eólica
- También se incluye una comparación de costos acumulados entre los escenarios de 2050 de 90% solar-baterías y 99% solar-eólica-baterías (baterías baratas)
- Resumen:
- La rápida caída de costos de la energía solar y las baterías permitirá que, después de 2030, la mayor parte de la población mundial reciba electricidad barata y limpia con esta combinación. Las regiones de alta latitud necesitarán apoyo de eólica e hidroeléctrica, pero en conjunto se confirma la posibilidad de pasar a una estructura con autosuficiencia eléctrica sin dependencia de combustibles fósiles.
1 comentarios
Comentarios de Hacker News
Como dato curioso, actualmente se usan alrededor de 12 millones de hectáreas de tierra para producir etanol de maíz
Ese etanol termina usándose para producir gasolina. Saquen sus propias conclusiones
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Si toda esa tierra se cubriera con paneles solares, podría generar mucha más electricidad que la demanda energética actual de EE. UU.
Es absurdo insistir en fuentes de energía que requieren extracción continua de recursos. Si inviertes los recursos iniciales, puedes obtener energía solar + baterías estable durante décadas
Cuando el ciclo de reciclaje esté completo, también se podrá minimizar la extracción futura de recursos
Antes de debatir, de verdad vale la pena ver este video
La solar no necesita instalarse sobre tierras de cultivo. El maíz, además del etanol, aporta proteína, grasa y fibra para alimento animal
El gobierno prioriza la seguridad alimentaria, así que convertir excedentes de comida en etanol es más eficiente que almacenarlos
En una emergencia, se puede producir comida sin tener que retirar paneles solares. O sea, se están confundiendo los temas de solar y etanol
Si se hubieran diseñado motores para etanol puro, podríamos mover autos incluso con alcohol hecho de basura del patio
Creo que el artículo está equivocado. Sobre todo porque casi no menciona la energía para calefacción
Vivo en una casa con batería de 30 kWh y 24 kW de solar. Las luces funcionan, pero calefacción no
Un sistema de solar + baterías exige un gran trade-off en calidad de vida y ajuste de horarios de actividad
Una casa bien aislada casi no necesita calefacción ni refrigeración. Si gastas 50 mil dólares en aislamiento, te dura toda la vida; si gastas lo mismo en equipos de calefacción, terminarás pagando 10 veces más en operación
Una casa moderna en clima templado puede funcionar sin calefacción central. En días fríos, bastan calentadores de 500 W por habitación
Mi casa usa solo 60 kWh al mes; con 3 horas de tu producción me alcanza para todo el mes
Incluso en una zona que baja a -25 °C, la bomba de calor con COP mayor a 2 deja la calefacción en unos 118 euros al mes
En verano también puedo cargar el EV gratis. Decir que baja la calidad de vida es exagerado
Incluso configurando 66 °F de día y 60 °F de noche, en la mañana sigue estando cálido
Los precios de las baterías todavía podrían caer 10 veces más, y al final ganará una estructura de costos de margen cero
Nuestra cabaña funciona todo el año con una batería de 15 kWh, y en los días fríos se apoya con una pequeña estufa de leña
No es apropiado evaluar toda la red a partir del caso de autosuficiencia de una sola casa
Yo fabrico campervans off-grid e instalo sistemas de solar + baterías de litio
La tecnología ha avanzado muchísimo en los últimos años. El problema no es la tecnología, sino la mentalidad de los clientes, que suelen sobreestimar su consumo real
Creo que si esa forma de pensar se escala a nivel país, aparece el mismo problema
Se cargan totalmente con solar, y además sirven como estación de carga para el EV del vecino
Con un cargador/descargador paralelo desarrollado por nosotros, logramos 20 mil ciclos de vida útil en baterías LFP
Wiki de Lithium-titanate battery
Hace falta una solución doméstica en DC
Para mí, la mayor mejora sería desregular la instalación de solar en techos
La aprobación y la instalación deberían ser posibles en una semana, y costar la mitad
Hoy la regulación y la complejidad se comen toda la rentabilidad
Pero a largo plazo, las plantas solares a gran escala son más eficientes
Son sistemas pequeños como en Europa, que se conectan al enchufe y pueden instalarse sin permisos
El problema es que la gente instala sistemas demasiado grandes y termina cargando la red
Artículo relacionado
Pero incluso para sistemas pequeños el proceso de permisos es demasiado engorroso
La economía mundial sigue basada en petróleo y gas
Cambiar a energías alternativas no es solo un problema técnico, sino una reconfiguración de relaciones geopolíticas
Estoy a favor de las renovables, pero creo que la mejor opción es una estrategia energética mixta
Entre 90% y 95% debería ser renovable, y el resto debería cubrirse en el corto plazo con gas y en el largo plazo con energía nuclear
Las interconexiones de la red de norte a sur y de este a oeste pueden compensar la variación estacional y horaria
Además, con gestión flexible de la demanda y ajuste automatizado de precios se puede resolver el problema de la “carga base”
El último 10% cuesta mucho, pero puede cubrirse perfectamente con las plantas de gas existentes
Si hay alguna empresa empujando este objetivo en serio, me gustaría trabajar con ella
He colaborado con importantes empresas de solar, baterías y EV desarrollando software analítico para la transición a energía limpia
Quiero que mi siguiente paso ayude a eliminar los combustibles fósiles
matthewgerring.com
Me gustaría expandirnos juntos al mercado de EE. UU.
El año pasado, la generación total de por vida de los paneles solares producidos por China equivale al consumo anual mundial de petróleo
Si la producción de baterías sigue escalando, creo que en 10 años se podrá reemplazar la mayor parte del petróleo, gas y carbón
A los escépticos les cuesta creerlo porque el artículo no aborda los argumentos en contra
Los paneles son baratos, pero la instalación y el mantenimiento siguen siendo costosos. También existen riesgos como los rayos
A escala nacional faltan tierra, capital y mano de obra calificada, y no todos los países tienen suficiente radiación solar
Al final, quizá solo entre 10 y 20 países puedan pasar a una matriz principalmente renovable en 10 años
Que cubra el 90% de la electricidad no significa necesariamente que vaya a “mover el mundo”
Hace falta una tecnología de almacenamiento de largo plazo y bajo costo, que complemente a las baterías
Lograr el 90% ya tendría muchísimo valor