Sudáfrica se ha comprometido a eliminar gradualmente la contaminación de carbono causada por el ser humano para 2050. Para lograrlo, necesita impulsar al máximo la incorporación de energías renovables a la red eléctrica nacional.
El país es el 15º mayor contaminador de carbono a nivel mundial. Es uno de los pocos países que aún dependen en gran medida de la quema de carbón para generar electricidad. Su sistema de transporte depende totalmente del petróleo crudo y sus derivados.
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Una de las claves para la transición hacia la neutralidad de carbono es la descarbonización del consumo energético doméstico. Esto implica encontrar formas de que los hogares reduzcan los gases de efecto invernadero que causan el calentamiento global. Actualmente, el consumo de energía en los hogares contribuye hasta un 40% de las emisiones totales.
Soy ingeniero y especialista en gestión de tecnología que recientemente investigó cómo Sudáfrica podría utilizar el exceso de energía limpia de los sistemas solares en los tejados de las viviendas si se inyectara en la red. También estudié cómo los vehículos eléctricos de batería podrían utilizarse para almacenar energía solar en el hogar y también inyectarla a la red.
La siguiente analogía explica la idea: piense en el potencial actual de energía solar de Sudáfrica como un tanque de agua de lluvia con fugas. Tiene mucha “lluvia” (luz solar). Pero debido a que carece de las “tuberías” (medidores bidireccionales) y los “cubos adicionales” (baterías de vehículos eléctricos), la mitad de esa “agua” (energía limpia) se derrama al suelo sin utilizar.
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En cambio, se podría construir un sistema que capture cada gota de luz solar. Esta energía solar podría compartirse entre la casa, el coche y los vecinos para garantizar que toda la comunidad tenga suficiente. Ya existen proyectos comerciales basados en este enfoque en China, Japón y Alemania.
El mayor obstáculo para esta idea en Sudáfrica es que tanto la energía solar a pequeña escala como los vehículos eléctricos son demasiado caros para la mayoría de los hogares, como demostramos en dos estudios recientemente publicados sobre electricidad solar para hogares y vehículos eléctricos.
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Afortunadamente, existe una solución: el uso agresivo de dos tecnologías. La primera sería dotar a cada hogar con energía solar de un medidor bidireccional (de doble vía). Este es un medidor que permite a los propietarios vender su exceso de energía solar de vuelta a la red. La segunda sería proporcionar a los propietarios de vehículos eléctricos un dispositivo de vehículo a red (V2G) para que puedan almacenar el exceso de energía solar en las baterías de sus vehículos eléctricos y venderla de vuelta a la red nacional.
Creemos que un esfuerzo sincronizado entre la adopción de dos tecnologías innovadoras – la modernización de la infraestructura (instalación de redes inteligentes bidireccionales y dispositivos V2G en los hogares) – podría aumentar drásticamente la producción de energía limpia del país.
Energía de sistemas solares embebidos a pequeña escala
Se estima que los sistemas solares instalados en los tejados de los edificios residenciales generan alrededor de un 40% más de energía de la que necesitan las viviendas. Esto se debe a que la mayoría de los sistemas solares en los tejados están configurados para generar suficiente energía para alimentar una casa durante el invierno, cuando la demanda es mayor (la gente utiliza calefactores y secadoras) y la luz solar es más débil.
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Si estos hogares estuvieran equipados con medidores bidireccionales, que ya están ampliamente disponibles, podrían vender su energía solar no utilizada de vuelta a la red.
Los municipios también podrían beneficiarse comprando el exceso de energía renovable generada por los hogares y revendiendo. En Ciudad del Cabo, por ejemplo, la ciudad generaría una estimación de 144 millones de rands (8,8 millones de dólares) al año con esto, equivalente a un beneficio adicional del 3%, si los medidores bidireccionales estuvieran instalados. Al mismo tiempo, apoyaría una transición energética más inclusiva y reduciría la cantidad de gases de efecto invernadero producidos por la quema de carbón para generar energía.
Dispositivos de vehículo a red
Mi investigación también descubrió que los sistemas solares domésticos podrían integrarse con vehículos eléctricos de batería utilizando dispositivos de vehículo a red. Estos son sistemas que permiten que las baterías de los vehículos eléctricos se integren con dispositivos eléctricos en un hogar (refrigeradores, calentadores de agua y calefactores) y con la red nacional. En otras palabras, los propietarios de vehículos eléctricos utilizarían su dispositivo de vehículo a red para vender energía a la red nacional.
Esto beneficiaría a la red y a los propietarios de los vehículos, pero lo más importante es que reduciría los costes anuales de funcionamiento de un vehículo eléctrico (el coste combinado de la electricidad que necesita el vehículo para funcionar, el coste del vehículo en sí y los costes operativos anuales).
En la práctica, esto requeriría que los propietarios de coches eléctricos cargaran sus coches entre las 10 a.m. y las 4 p.m. todos los días, cuando la generación de energía solar está en su punto máximo. Esto significaría que los propietarios de los coches podrían subvencionar sus costes de viaje utilizando energía solar “gratuita” en exceso.
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Esto sería ideal para las personas que trabajan desde casa o utilizan sus vehículos para transportarse al trabajo o a la escuela por la mañana temprano y por la tarde. Las estaciones de carga en los lugares de trabajo también lograrían esto.
La batería del vehículo (típicamente de 40 a 100 kWh) podría entonces ser utilizada por las personas para alimentar sus hogares durante los períodos de máxima demanda nocturna o vender energía de vuelta a la red, al tiempo que dejan suficiente energía en la batería para el viaje matutino. Una vez más, esto compensaría los costes anuales de poseer un vehículo eléctrico e impulsaría la red nacional mediante el recorte de picos.
Si los propietarios de viviendas gestionaran esto bien, generando suficiente energía verde y evitando el uso de energía de la red, los propietarios de viviendas y vehículos deberían poder pagar no más de lo que pagarían si condujeran vehículos de combustión interna que funcionan con gasolina y utilizaran electricidad de la empresa de servicios públicos nacional, Eskom. En otras palabras, cambiar a una opción de energía renovable sería posible sin coste adicional.
Próximos pasos
La neutralidad de carbono para 2050 no es una aspiración de un pequeño grupo de activistas medioambientales; es una obligación legal en virtud de la Ley de Cambio Climático de Sudáfrica. A pesar de lo que puedan afirmar los negacionistas del cambio climático, no es una opción preferente, es la única opción.
Los medidores bidireccionales y las estaciones de carga de vehículo a red ayudarían al país a alcanzar este objetivo.
Sin embargo, la cuestión de quién paga por los medidores bidireccionales domésticos, su instalación y su certificación se ha convertido en un tema muy controvertido. Argumento que el proveedor de electricidad estatal, Eskom, y los municipios deberían cubrir el coste tanto del registro como de la medición. No debería ser pagado por los propietarios de viviendas.
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Esto se debe a que el beneficio para los distribuidores de electricidad es al menos cinco veces el coste del propio medidor. Los distribuidores obtienen energía barata y la venden a otros clientes. La red también se beneficia de tener más energía renovable inyectada en ella.
Sin tecnología como esta, el coste de la transición a un futuro energético verde sigue siendo demasiado alto para los hogares individuales. Pero con la tecnología, la transición se vuelve económicamente competitiva.
