La economía estadounidense es la mayor del mundo en dólares corrientes, con un PIB de 17,419 billones de dólares y una cuota en el PIB mundial del 22,37% en el año 2014,
El desarrollo económico estadounidense ha sido acompañado de un importante consumo de energía, de innovación tecnológica y de desarrollo del sector de la energía, estando ambos parámetros estrechamente ligados a lo largo de muchos años de historia y de desarrollo económico, tal como se puede apreciar en la figura siguientes, lo que no excluye a su vez que esta relación se esté debilitando los últimos años.
Figura 1.- Evolución del PIB en dólares constantes de 2009 (datos de la FED de St Louis, escala izquierda) y del consumo de energía primaria en cuatrillones de btu (datos de la EIA, Monthly Energy Review de marzo de 2016 escala derecha). EIA: U.S. Energy Information Administration.
CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA POR TIPO DE ENERGÍA
Pero siendo importante la relación entre crecimiento económico y consumo de energía, es también importante analizar los distintos tipos de energía primaria que contribuyen al consumo de energía total y cómo han evolucionado en el tiempo (figura siguiente), así como los factores que han marcado esta evolución.
Figura 2.- Evolución del consumo de energía primaria en cuatrillones de btu (escala derecha) y evolución de la cuota de contribución de cada uno de los tipos de energía sobre el consumo de energía primaria total (escala izquierda). Elaboración propia a partir de datos EIA Monthly Energy Review marzo 2016 .
Se puede apreciar en la figura como el consumo de energía primaria total se incrementa en el tiempo hasta el año 2007 para posteriormente reducirse ligeramente y permanecer más o menos estable, suponiendo el petróleo, a pesar de su menor participación a lo largo del tiempo, la principal fuente de energía primaria.
Los otros tipos de combustibles fósiles, el carbón y gas natural, presentan comportamientos antagónicos, siendo de destacar la evolución de los últimos años, ya que desde mediados de la década anterior, el carbón pierde importancia siendo sustituido por el gas natural. Mientras que las energías renovables cobran cada vez mayor importancia pero contribuyen poco al consumo de energía primaria.
EL SECTOR DEL CARBÓN
El consumo de carbón ha sido uno de los grandes perdedores, siendo su evolución consecuencia de varios factores:
1.-La preocupación global por el cambio climático.
2.- La explotación del shale gas.
3.- El estancamiento de la demanda de electricidad.
4.- El débil mercado exportador.
Estos factores han dado lugar a que el consumo de carbón se haya reducido en un 13% en 2015 según las estimaciones de la EIA, lo que ha dado lugar a que sea la tecnología que ha sufrido con diferencia la mayor retirada de capacidad instalada (figura siguiente), el 80% de los casi 18 GW de capacidad de generación que han sido retirados en el año 2015 en U.S.
Figura 3.- Coal made up more than 80% of retired electricity generating capacity in 2015 .
Ello ha dado simultáneamente lugar a que el factor de capacidad (que relaciona la generación llevada a cabo con respecto a la generación máxima que puede producir una instalación) de las instalaciones de ciclo combinado se haya elevado desde una media del 35% en 2005 hasta el 56% en 2015. Siendo este año el primero en que el factor de capacidad del gas natural (56%) ha sobrepasado al del carbón (55%).
El cambio de carbón por gas natural, además de por el precio, ha venido determinado porque para producir un KWh de electricidad se necesita mayor cantidad de energía procedente del carbón que a partir de gas natural y ciclos combinados, debido a la mayor eficiencia de esta última tecnología. La eficiencia se determina a partir de la relación entre la energía de un KWh (3412 btu) y la “heat rate”, que es la energía necesaria de un combustible determinado para generar un KWh de electricidad . De tal forma que se divide la energía de un KWh entre la heat rate del combustible y nos da la eficiencia de conversión, que para el carbón es de 33,84% y para el gas natural mediante ciclos combinados de 44,55%.
ELECTRIFICACIÓN DE LA ECONOMÍA ESTADOUNIDENSE
La economía estadounidense en el año 2014 consumió 98,3 cuatrillones de btu de energía primaria, produciendo solo el 89% de su consumo.
Figura 4.- EIA . U.S. Energy Facts Explained .
El consumo se distribuyó de la siguiente forma: el 27% destinado a transporte, el 22% a la industria, el 12% a los sectores residencial y comercial y el 39% a la generación de electricidad.
De la figura se desprende que al sector de la electricidad le corresponde el mayor consumo de energía primaria, siendo lo más probable que este porcentaje se incremente, ya que la economía U.S. tiende a la electrificación. La electricidad se puede generar a partir de distinto tipo de energías primarias, como los combustibles fósiles (carbón, gas natural, petróleo y derivados), energía nuclear o energías renovables (principalmente hidráulica, eólica y solar, esta última fotovoltaica o termosolar).
La tendencia a la electrificación se puede identificar al comprobar la evolución del ratio de contribución de la electricidad con respecto al consumo total de energía, que se muestra en la figura siguiente, en la primera de las cuales se muestra la contribución de la electricidad al consumo de energía total mundial y de determinadas áreas económicas.
Figura 5.- Evolución de la cuota de la electricidad en la energía total consumida en el mundo y distintas áreas económicas. Datos de Enerdata .
La figura anterior muestra la tendencia ascendente del ratio de electricidad neta generada/consumo total de energía primaria, indicando claramente el cada vez mayor grado de electrificación de la economía. Al mismo tiempo que se incrementa la eficiencia energética, tal como se puede apreciar en la figura siguiente, que muestra la reducción de la intensidad energética (energía consumida por unidad de PIB).
Figura 6.- Evolución de la eficiencia energética en el mundo, U.S. y distintas áreas económicas. Datos de Enerdata en kg de petróleo equivalentes por dólar en precios constantes de 2005.
El consumo energético final se está por tanto desplazando hacia el consumo de electricidad, lo que se denomina la electrificación de la economía, lo que implicará mayores inversiones en capacidad instalada, siendo la cuestión cómo evolucionará el mix de capacidad instalada, que a su vez condicionará el mix de generación.
EL MIX DE GENERACIÓN Y LAS ENERGÍAS RENOVABLES
Existen distintas razones que han impulsado una mayor inversión en capacidad instalada de energías renovables, eólica y solar, como el riesgo de cambio climático y una mayor seguridad energética, aunque ello se traducirá, en los países importadores de combustibles fósiles en un mayor crecimiento del PIB a través de la balanza comercial.
Este impulso a las energías renovables se aprecia en la evolución de la nueva capacidad instalada renovable incorporada al sistema en los años 2014 y 2015, destacando sobre todo la eólica, colándose entre esta y la fotovoltaica la generación mediante gas natural, especialmente a través de ciclos combinados (figura siguiente). Estas tres tecnologías aportan el 67% de la nueva capacidad instalada en 2015, representando la energía eólica, solar (incluyendo la capacidad solar distribuida) y gas natural respectivamente el 41%, 26% y 30% del total de nueva capacidad.
Figura 7.- Wind adds the most electric generation capacity in 2015,followed by natural gas and solar. EIA
CONSECUENCIAS DEL IMPULSO DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES
Las energías renovables parece que constituirán el futuro de la energía primaria, y siendo importante el impulso a su desarrollo, presentando esta transformación aspectos positivos, tanto medioambientales como macroeconómicas y de seguridad energética; también presenta ciertos inconvenientes, derivados del factor de capacidad de cada tecnología y los problemas de gestionabilidad, el tema del balance neto y la financiación de las energías de respaldo. Por lo que siendo conveniente potenciar estas tecnologías, es necesario hacerlo de forma razonable.
Desde el punto de vista inversor y a largo plazo, centrándonos en aspectos fundamentales, parece que la inversión en energías renovables, incluyendo sistemas de almacenamiento de energía, son una buena opción, ya que no se trata únicamente de las inversiones iniciales sino también de la actividad de mantenimiento que requerirán.
