Comercialización de energías renovables

La comercialización de energía renovable implica el despliegue de tres generaciones de tecnologías de energía renovable que datan de hace más de 100 años. Las tecnologías de primera generación, que ya están maduras y son económicamente competitivas, incluyen biomasa , hidroelectricidad , energía geotérmica y calor. Las tecnologías de segunda generación están listas para el mercado y se están implementando en la actualidad; incluyen calefacción solar , energía fotovoltaica , energía eólica , centrales eléctricas termosolares y formas modernas de bioenergía . Las tecnologías de tercera generación requieren esfuerzos continuos de I+D para hacer grandes contribuciones a escala global e incluyen gasificación avanzada de biomasa , energía geotérmica de roca seca caliente y energía oceánica . ^[6] En 2019, casi el 75% de la nueva capacidad de generación de electricidad instalada utilizó energía renovable ^[7] y la Agencia Internacional de Energía (AIE) ha predicho que para 2025, la capacidad renovable cubrirá el 35% de la generación de energía global. ^[8]

Las políticas públicas y el liderazgo político ayudan a "nivelar el campo de juego" e impulsar una mayor aceptación de las tecnologías de energía renovable. ^{[9] [10] [11]} Países como Alemania, Dinamarca y España han liderado el camino en la implementación de políticas innovadoras que han impulsado la mayor parte del crecimiento durante la última década. A partir de 2014, Alemania se comprometió con la transición " Energiewende " hacia una economía energética sostenible, y Dinamarca se comprometió a utilizar energía 100% renovable para 2050. Actualmente hay 144 países con objetivos de política de energía renovable .

Las energías renovables continuaron su rápido crecimiento en 2015, lo que proporcionó múltiples beneficios. Se estableció un nuevo récord para la capacidad eólica y fotovoltaica instalada (64 GW y 57 GW) y un nuevo récord de 329 mil millones de dólares para la inversión mundial en energías renovables. Un beneficio clave que trae este crecimiento de la inversión es un crecimiento en los empleos. ^[12] Los principales países de inversión en los últimos años fueron China, Alemania, España, Estados Unidos, Italia y Brasil. ^{[10] [13]} Las empresas de energía renovable incluyen BrightSource Energy , First Solar , Gamesa , GE Energy , Goldwind , Sinovel , Targray , Trina Solar , Vestas y Yingli . ^{[14] [15]}

Las preocupaciones por el cambio climático ^{[16] [17] [18]} también están impulsando un crecimiento creciente en las industrias de energía renovable. ^{[19] [20]} Según una proyección de 2011 de la AIE, los generadores de energía solar podrían producir la mayor parte de la electricidad del mundo dentro de 50 años, reduciendo las emisiones nocivas de gases de efecto invernadero . ^[21]

El cambio climático , la contaminación y la inseguridad energética son problemas importantes, y para abordarlos se requieren cambios importantes en las infraestructuras energéticas. ^{[23] Las tecnologías} de energía renovable son contribuyentes esenciales a la cartera de suministro de energía, ya que contribuyen a la seguridad energética mundial , reducen la dependencia de los combustibles fósiles y algunas también brindan oportunidades para mitigar los gases de efecto invernadero . ^[6] Los combustibles fósiles que alteran el clima están siendo reemplazados por fuentes de energía limpias, estabilizadoras del clima y no agotables:

...la transición del carbón, el petróleo y el gas a la energía eólica, solar y geotérmica está en marcha. En la antigua economía, la energía se producía quemando algo (petróleo, carbón o gas natural), lo que generaba las emisiones de carbono que han llegado a definir nuestra economía. La nueva economía energética aprovecha la energía del viento, la energía procedente del sol y el calor de la propia tierra. ^[24]

En las encuestas de opinión pública internacionales se observa un fuerte apoyo a diversos métodos para abordar el problema del suministro de energía, entre ellos la promoción de fuentes renovables como la energía solar y eólica, la exigencia de que las empresas de servicios públicos utilicen más energía renovable y la concesión de incentivos fiscales para fomentar el desarrollo y el uso de esas tecnologías. Se espera que las inversiones en energía renovable den sus frutos a largo plazo. ^[25]

Los países miembros de la UE han mostrado su apoyo a los ambiciosos objetivos en materia de energía renovable. En 2010, el Eurobarómetro encuestó a los veintisiete Estados miembros de la UE sobre el objetivo de "aumentar la cuota de energía renovable en la UE en un 20 por ciento para 2020". La mayoría de los ciudadanos de los veintisiete países aprobaron el objetivo o pidieron que se lo ampliara. En toda la UE, el 57 por ciento pensaba que el objetivo propuesto era "apropiado" y el 16 por ciento pensaba que era "demasiado modesto". En comparación, el 19 por ciento dijo que era "demasiado ambicioso". ^[26]

A partir de 2011, han surgido nuevas pruebas de que existen riesgos considerables asociados con las fuentes de energía tradicionales y de que se necesitan cambios importantes en la combinación de tecnologías energéticas:

Varias tragedias mineras en todo el mundo han puesto de relieve el costo humano de la cadena de suministro de carbón. Las nuevas iniciativas de la EPA dirigidas a los tóxicos atmosféricos, las cenizas de carbón y los vertidos ponen de relieve los impactos ambientales del carbón y el coste de abordarlos con tecnologías de control. El uso del fracking en la exploración de gas natural está siendo objeto de escrutinio, con pruebas de contaminación de las aguas subterráneas y emisiones de gases de efecto invernadero. Aumentan las preocupaciones sobre las enormes cantidades de agua utilizadas en las centrales eléctricas de carbón y nucleares, en particular en las regiones del país que enfrentan escasez de agua. Los acontecimientos en la planta nuclear de Fukushima han renovado las dudas sobre la capacidad de operar un gran número de plantas nucleares de forma segura a largo plazo. Además, las estimaciones de costes para las unidades nucleares de "próxima generación" siguen aumentando, y los prestamistas no están dispuestos a financiar estas plantas sin garantías de los contribuyentes. ^[27]

El Informe sobre la situación mundial de REN21 de 2014 afirma que las energías renovables ya no son sólo fuentes de energía, sino formas de abordar problemas sociales, políticos, económicos y ambientales acuciantes:

Hoy en día, las energías renovables no sólo se consideran fuentes de energía, sino también herramientas para abordar muchas otras necesidades urgentes, entre ellas: mejorar la seguridad energética, reducir los impactos en la salud y el medio ambiente asociados con la energía fósil y nuclear, mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero, mejorar las oportunidades educativas, crear empleos, reducir la pobreza y aumentar la igualdad de género... Las energías renovables han entrado en la corriente principal. ^[28]

En 2008, por primera vez, se añadió más energía renovable que capacidad de energía convencional tanto en la Unión Europea como en los Estados Unidos, lo que demuestra una "transición fundamental" de los mercados energéticos mundiales hacia las energías renovables, según un informe publicado por REN21 , una red mundial de políticas de energía renovable con sede en París. ^[32] En 2010, la energía renovable constituía aproximadamente un tercio de las capacidades de generación de energía de nueva construcción. ^[33]

A finales de 2011, la capacidad total de energía renovable en todo el mundo superó los 1.360 GW, un aumento del 8%. Las energías renovables que producen electricidad representaron casi la mitad de los 208 GW de capacidad agregada a nivel mundial durante 2011. La energía eólica y la solar fotovoltaica (FV) representaron casi el 40% y el 30% respectivamente. ^[34] Según el informe de REN21 de 2014, las energías renovables contribuyeron con el 19% de nuestro consumo de energía y el 22% de nuestra generación de electricidad en 2012 y 2013, respectivamente. Este consumo de energía se divide en un 9% proveniente de biomasa tradicional, un 4,2% como energía térmica (no biomasa), un 3,8% de electricidad hidroeléctrica y un 2% de electricidad proveniente de energía eólica, solar, geotérmica y biomasa. ^[35]

Durante los cinco años transcurridos entre finales de 2004 y 2009, la capacidad mundial de energía renovable creció a tasas de entre el 10 y el 60 por ciento anual para muchas tecnologías, mientras que la producción real aumentó un 1,2 por ciento en general. ^{[36] [37]} En 2011, el subsecretario general de la ONU, Achim Steiner, dijo: "El crecimiento continuo en este segmento central de la economía verde no se produce por casualidad. La combinación de fijación de objetivos por parte de los gobiernos, apoyo político y fondos de estímulo está apuntalando el auge de la industria renovable y poniendo al alcance de la mano la tan necesaria transformación de nuestro sistema energético mundial". Añadió: "Las energías renovables se están expandiendo tanto en términos de inversión, proyectos y distribución geográfica. Al hacerlo, están haciendo una contribución cada vez mayor a la lucha contra el cambio climático y la lucha contra la pobreza energética y la inseguridad energética". ^[38]

Según una proyección de 2011 de la Agencia Internacional de la Energía, las plantas de energía solar podrían producir la mayor parte de la electricidad mundial en 50 años, reduciendo significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero que dañan el medio ambiente. La AIE ha dicho: "Las plantas fotovoltaicas y termosolares podrían satisfacer la mayor parte de la demanda mundial de electricidad en 2060 -y la mitad de todas las necesidades energéticas-, mientras que las plantas eólicas, hidroeléctricas y de biomasa suministrarían gran parte de la generación restante". "La energía fotovoltaica y la solar concentrada juntas pueden convertirse en la principal fuente de electricidad". ^[21]

En 2013, China lideró el mundo en producción de energía renovable , con una capacidad total de 378 GW , principalmente de energía hidroeléctrica y eólica . A partir de 2014, China lidera el mundo en la producción y uso de energía eólica, energía solar fotovoltaica y tecnologías de redes inteligentes , generando casi tanta energía hídrica, eólica y solar como todas las plantas de energía de Francia y Alemania juntas. El sector de energía renovable de China está creciendo más rápido que sus combustibles fósiles y su capacidad de energía nuclear . Desde 2005, la producción de células solares en China se ha expandido 100 veces. A medida que la fabricación de energía renovable china ha crecido, los costos de las tecnologías de energía renovable han disminuido. La innovación ha ayudado, pero el principal impulsor de la reducción de costos ha sido la expansión del mercado. ^[52]

Véase también energía renovable en Estados Unidos para ver cifras de ese país.

Las tecnologías de energía renovable son cada vez más baratas, gracias al cambio tecnológico y a los beneficios de la producción en masa y la competencia en el mercado. Un informe de la AIE de 2011 decía: "Una cartera de tecnologías de energía renovable se está volviendo competitiva en términos de costos en una gama cada vez más amplia de circunstancias, en algunos casos brindando oportunidades de inversión sin la necesidad de un apoyo económico específico", y añadía que "las reducciones de costos en tecnologías críticas, como la eólica y la solar, continuarán". ^[55] A partir de 2011 ^[update], se han producido reducciones sustanciales en el costo de las tecnologías solar y eólica:

Según estimaciones de Bloomberg New Energy Finance, el precio de los módulos fotovoltaicos por megavatio ha caído un 60 por ciento desde el verano de 2008, lo que ha situado a la energía solar por primera vez en una posición competitiva con el precio minorista de la electricidad en varios países soleados. Los precios de las turbinas eólicas también han caído –un 18 por ciento por megavatio en los dos últimos años–, lo que refleja, como en el caso de la energía solar, una feroz competencia en la cadena de suministro. Se avecinan nuevas mejoras en el costo nivelado de la energía para la energía solar, eólica y otras tecnologías, lo que plantea una amenaza creciente al predominio de las fuentes de generación de energía a partir de combustibles fósiles en los próximos años. ^[38]

La hidroelectricidad y la electricidad geotérmica producidas en lugares favorables son actualmente la forma más barata de generar electricidad. Los costos de la energía renovable siguen bajando, y el costo nivelado de la electricidad (LCOE) está disminuyendo para la energía eólica, la solar fotovoltaica (PV), la energía solar concentrada (CSP) y algunas tecnologías de biomasa. ^[56]

Las energías renovables son también la solución más económica para la nueva capacidad conectada a la red en zonas con buenos recursos. A medida que el costo de la energía renovable disminuye, aumenta el alcance de las aplicaciones económicamente viables. Las tecnologías renovables son ahora a menudo la solución más económica para la nueva capacidad de generación. Allí donde "la generación a partir de petróleo es la fuente de generación de energía predominante (por ejemplo, en islas, fuera de la red y en algunos países), casi siempre existe hoy una solución renovable de menor costo". ^[56] En 2012, las tecnologías de generación de energía renovable representaban alrededor de la mitad de todas las nuevas incorporaciones de capacidad de generación de energía a nivel mundial. En 2011, las incorporaciones incluyeron 41 gigavatios (GW) de nueva capacidad de energía eólica, 30 GW de energía fotovoltaica, 25 GW de energía hidroeléctrica, 6 GW de biomasa, 0,5 GW de CSP y 0,1 GW de energía geotérmica. ^[56]

La energía renovable incluye una serie de fuentes y tecnologías en diferentes etapas de comercialización. La Agencia Internacional de Energía (AIE) ha definido tres generaciones de tecnologías de energía renovable, que se remontan a más de 100 años:

• " Las tecnologías de primera generación surgieron a partir de la revolución industrial a finales del siglo XIX e incluyen la energía hidroeléctrica , la combustión de biomasa , la energía geotérmica y el calor. Estas tecnologías se utilizan bastante ampliamente. ^[6]
• Las tecnologías de segunda generación incluyen la calefacción y refrigeración solar , la energía eólica , las formas modernas de bioenergía y la energía solar fotovoltaica . Estas tecnologías están ingresando ahora a los mercados como resultado de las inversiones en investigación, desarrollo y demostración (ID+D) realizadas desde los años 1980. La inversión inicial fue motivada por preocupaciones de seguridad energética vinculadas a las crisis del petróleo de los años 1970, pero el atractivo duradero de estas tecnologías se debe, al menos en parte, a los beneficios ambientales. Muchas de las tecnologías reflejan avances significativos en los materiales. ^[6]
• Las tecnologías de tercera generación aún están en desarrollo e incluyen la gasificación avanzada de biomasa , las tecnologías de biorrefinería , la energía solar térmica de concentración , la energía geotérmica de roca seca caliente y la energía oceánica . Los avances en nanotecnología también pueden desempeñar un papel importante". ^[6]

Las tecnologías de primera generación están bien establecidas, las de segunda generación están ingresando a los mercados y las de tercera generación dependen en gran medida de compromisos de investigación y desarrollo a largo plazo, en los que el sector público tiene un papel que desempeñar. ^[6]

Las tecnologías de primera generación se utilizan ampliamente en lugares con abundantes recursos. Su uso futuro depende de la exploración del potencial de recursos remanente, en particular en los países en desarrollo, y de la superación de los desafíos relacionados con el medio ambiente y la aceptación social.

La biomasa , la quema de materiales orgánicos para generar calor y energía, es una tecnología completamente madura . A diferencia de la mayoría de las fuentes renovables, la biomasa (y la energía hidroeléctrica) pueden generar energía de carga base estable . ^[57]

La biomasa produce emisiones de CO2 _durante su combustión, y la cuestión de si es neutral en carbono es objeto de controversia. ^[58] Los materiales que se queman directamente en las cocinas producen contaminantes, lo que tiene graves consecuencias para la salud y el medio ambiente. Los programas de mejora de las cocinas están aliviando algunos de estos efectos.

La industria se mantuvo relativamente estancada durante la década hasta 2007, pero la demanda de biomasa (principalmente madera) sigue creciendo en muchos países en desarrollo , así como en Brasil y Alemania .

La viabilidad económica de la biomasa depende de tarifas reguladas, debido a los altos costos de la infraestructura y de los ingredientes para las operaciones en curso. ^[57] La ​​biomasa ofrece un mecanismo de eliminación fácil mediante la quema de productos orgánicos de desecho municipales, agrícolas e industriales. Las tecnologías de biomasa de primera generación pueden ser económicamente competitivas, pero aún pueden requerir apoyo para su implementación para superar los problemas de aceptación pública y de pequeña escala. ^[6] Como parte del debate sobre alimentos versus combustibles , varios economistas de la Universidad Estatal de Iowa encontraron en 2008 que "no hay evidencia para refutar que el objetivo principal de la política de biocombustibles es apoyar los ingresos agrícolas". ^[59]

La hidroelectricidad es el término que se refiere a la electricidad generada por energía hidroeléctrica ; la producción de energía eléctrica mediante el uso de la fuerza gravitacional del agua que cae o fluye. En 2015, la energía hidroeléctrica generó el 16,6% de la electricidad total del mundo y el 70% de toda la electricidad renovable ^[60] y se espera que aumente alrededor del 3,1% cada año durante los próximos 25 años. Las plantas hidroeléctricas tienen la ventaja de ser de larga duración y muchas de las plantas existentes han funcionado durante más de 100 años.

La energía hidroeléctrica se produce en 150 países, y en 2010 la región de Asia y el Pacífico generó el 32% de la energía hidroeléctrica mundial. China es el mayor productor de energía hidroeléctrica, con 721 teravatios-hora de producción en 2010, lo que representa alrededor del 17% del consumo eléctrico nacional. En la actualidad existen tres plantas hidroeléctricas de más de 10 GW: la presa de las Tres Gargantas en China, la presa de Itaipú en la frontera entre Brasil y Paraguay y la presa de Guri en Venezuela. ^[61] El costo de la energía hidroeléctrica es bajo, lo que la convierte en una fuente competitiva de electricidad renovable. El costo promedio de la electricidad de una planta hidroeléctrica de más de 10 megavatios es de 3 a 5 centavos de dólar por kilovatio-hora. ^[61]

Las plantas de energía geotérmica pueden funcionar las 24 horas del día y proporcionar capacidad de carga base . Las estimaciones de la capacidad potencial mundial para la generación de energía geotérmica varían ampliamente, desde 40 GW en 2020 hasta 6.000 GW. ^{[62] [63]}

La capacidad de energía geotérmica creció de alrededor de 1 GW en 1975 a casi 10 GW en 2008. ^[63] Estados Unidos es el líder mundial en términos de capacidad instalada, representando 3,1 GW. Otros países con una capacidad instalada significativa incluyen Filipinas (1,9 GW), Indonesia (1,2 GW), México (1,0 GW), Italia (0,8 GW), Islandia (0,6 GW), Japón (0,5 GW) y Nueva Zelanda (0,5 GW). ^{[63] [64]} En algunos países, la energía geotérmica representa una parte significativa del suministro total de electricidad, como en Filipinas, donde la energía geotérmica representó el 17 por ciento de la combinación energética total a fines de 2008. ^[65]

Se estima que las bombas de calor geotérmicas (de fuente terrestre) representaban unos 30 GWth de capacidad instalada a finales de 2008, y otros usos directos del calor geotérmico (es decir, para calefacción de espacios, secado agrícola y otros usos) alcanzaban unos 15 GWth. En 2008 ^[update], al menos 76 países utilizaban energía geotérmica directa de alguna forma. ^[66]

Las tecnologías de segunda generación han pasado de ser una pasión de unos pocos dedicados a convertirse en un importante sector económico en países como Alemania, España, Estados Unidos y Japón. Participan en ellas muchas grandes empresas industriales e instituciones financieras y el reto es ampliar la base de mercado para seguir creciendo en todo el mundo. ^{[6] [17]}

Los sistemas de calefacción solar son una tecnología de segunda generación bien conocida y generalmente consisten en colectores solares térmicos , un sistema de fluido para mover el calor desde el colector hasta su punto de uso y un depósito o tanque para el almacenamiento de calor. Los sistemas pueden usarse para calentar agua caliente sanitaria, piscinas o viviendas y empresas. ^[67] El calor también puede usarse para aplicaciones de procesos industriales o como insumo energético para otros usos, como equipos de refrigeración. ^[68]

En muchos climas más cálidos, un sistema de calefacción solar puede proporcionar un porcentaje muy alto (entre el 50 y el 75 %) de la energía para agua caliente sanitaria. En 2009 ^[update], China contaba con 27 millones de calentadores de agua solares instalados en los tejados. ^[69]

Las células fotovoltaicas (PV), también llamadas células solares , convierten la luz en electricidad. En la década de 1980 y principios de la década de 1990, la mayoría de los módulos fotovoltaicos se utilizaban para proporcionar suministro eléctrico a zonas remotas , pero desde aproximadamente 1995, los esfuerzos de la industria se han centrado cada vez más en el desarrollo de sistemas fotovoltaicos integrados en edificios y centrales eléctricas fotovoltaicas para aplicaciones conectadas a la red.

Muchas plantas están integradas con la agricultura y algunas utilizan innovadores sistemas de seguimiento que siguen la trayectoria diaria del sol en el cielo para generar más electricidad que los sistemas fijos convencionales. No hay costos de combustible ni emisiones durante el funcionamiento de las centrales eléctricas.

Algunas de las energías renovables de segunda generación, como la energía eólica, tienen un gran potencial y ya han alcanzado costos de producción relativamente bajos. ^{[72] [73]} La energía eólica podría llegar a ser más barata que la energía nuclear. ^[74] Las instalaciones mundiales de energía eólica aumentaron en 35.800 MW en 2010, lo que elevó la capacidad instalada total a 194.400 MW, un aumento del 22,5% respecto de los 158.700 MW instalados a fines de 2009. El aumento para 2010 representa inversiones por un total de 47.300 millones de euros (65.000 millones de dólares) y, por primera vez, más de la mitad de toda la nueva energía eólica se agregó fuera de los mercados tradicionales de Europa y América del Norte, impulsada principalmente por el continuo auge en China, que representó casi la mitad de todas las instalaciones con 16.500 MW. China ahora tiene 42.300 MW de energía eólica instalada. ^[75] La energía eólica representa aproximadamente el 19% de la electricidad generada en Dinamarca , el 9% en España y Portugal , y el 6% en Alemania y la República de Irlanda. ^[76] En el estado australiano de Australia del Sur, la energía eólica, impulsada por el primer ministro Mike Rann (2002-2011), ahora comprende el 26% de la generación de electricidad del estado, superando a la energía a carbón. A fines de 2011, Australia del Sur, con el 7,2% de la población de Australia, tenía el 54% de la capacidad de energía eólica instalada del país. ^[77]

La participación de la energía eólica en el consumo eléctrico mundial a finales de 2014 fue del 3,1%. ^[78]

La industria eólica puede producir más energía a un menor costo utilizando turbinas eólicas más altas con aspas más largas, que aprovechan los vientos más rápidos a mayor altura. Esto ha abierto nuevas oportunidades y en Indiana, Michigan y Ohio, el precio de la energía de las turbinas eólicas construidas a entre 300 y 400 pies sobre el suelo ahora puede competir con los combustibles fósiles convencionales como el carbón. Los precios han caído a alrededor de 4 centavos por kilovatio-hora en algunos casos y las empresas de servicios públicos han estado aumentando la cantidad de energía eólica en su cartera, afirmando que es su opción más barata. ^[79]

Las centrales solares térmicas incluyen la  central eléctrica Solar Energy Generating Systems de 354 megavatios (MW) en los EE. UU., la central solar Solnova (España, 150 MW), la central solar Andasol (España, 100 MW), Nevada Solar One (EE. UU., 64 MW), la torre solar PS20 (España, 20 MW) y la torre solar PS10 (España, 11 MW). La instalación solar Ivanpah de 370 MW , ubicada en el desierto de Mojave de California , es el proyecto de planta solar térmica más grande del mundo actualmente en construcción. ^[80] Muchas otras plantas están en construcción o planeadas, principalmente en España y los EE. UU. ^[81] En los países en desarrollo, se han aprobado tres proyectos del Banco Mundial para plantas de energía solar térmica/turbina de gas de ciclo combinado integradas en Egipto , México y Marruecos . ^[81]

La producción mundial de etanol para el transporte se triplicó entre 2000 y 2007, pasando de 17.000 millones a más de 52.000 millones de litros, mientras que la del biodiésel se multiplicó por más de diez, pasando de menos de 1.000 millones a casi 11.000 millones de litros. Los biocombustibles proporcionan el 1,8% del combustible para el transporte del mundo y las estimaciones recientes indican que seguirá creciendo a un ritmo elevado. Los principales países productores de biocombustibles para el transporte son los Estados Unidos, el Brasil y la UE. ^[82]

Brasil tiene uno de los programas de energía renovable más grandes del mundo, que incluye la producción de etanol a partir de caña de azúcar , y el etanol ahora proporciona el 18 por ciento del combustible para automóviles del país. Como resultado de esto y de la explotación de las fuentes de petróleo en aguas profundas nacionales, Brasil, que durante años tuvo que importar una gran parte del petróleo necesario para el consumo interno, alcanzó recientemente la autosuficiencia total en combustibles líquidos. ^{[83] [84]}

Casi toda la gasolina que se vende hoy en Estados Unidos se mezcla con un 10 por ciento de etanol, una mezcla conocida como E10, ^[85] y los fabricantes de vehículos de motor ya producen vehículos diseñados para funcionar con mezclas de etanol mucho más altas. Ford , DaimlerChrysler y GM están entre las compañías automovilísticas que venden automóviles, camiones y minivans de combustible flexible que pueden utilizar mezclas de gasolina y etanol que van desde gasolina pura hasta 85% de etanol (E85). El desafío es expandir el mercado de los biocombustibles más allá de los estados agrícolas donde han sido más populares hasta la fecha. La Ley de Política Energética de 2005 , que exige que se utilicen 7.500 millones de galones estadounidenses (28.000.000 m ³ ) de biocombustibles anualmente para 2012, también ayudará a expandir el mercado. ^[86]

Las crecientes industrias del etanol y del biodiésel están generando empleos en la construcción, operación y mantenimiento de plantas, principalmente en comunidades rurales. Según la Asociación de Combustibles Renovables, "la industria del etanol creó casi 154.000 empleos en Estados Unidos sólo en 2005, lo que aumentó los ingresos familiares en 5.700 millones de dólares. También aportó unos 3.500 millones de dólares en ingresos fiscales a nivel local, estatal y federal". ^[86]

Las tecnologías de energía renovable de tercera generación aún están en desarrollo e incluyen la gasificación avanzada de biomasa , las tecnologías de biorrefinería , la energía geotérmica de roca seca caliente y la energía oceánica . Las tecnologías de tercera generación aún no se han demostrado ampliamente o tienen una comercialización limitada. Muchas están en el horizonte y pueden tener un potencial comparable al de otras tecnologías de energía renovable, pero aún dependen de atraer suficiente atención y financiación para la investigación y el desarrollo. ^[6]

Según la Agencia Internacional de Energía, las biorrefinerías de etanol celulósico podrían permitir que los biocombustibles desempeñen un papel mucho más importante en el futuro de lo que organizaciones como la AIE creían anteriormente. ^[89] El etanol celulósico se puede fabricar a partir de materia vegetal compuesta principalmente de fibras de celulosa no comestibles que forman los tallos y las ramas de la mayoría de las plantas. Los residuos de cultivos (como los tallos de maíz , la paja de trigo y la paja de arroz), los desechos de madera y los residuos sólidos urbanos son fuentes potenciales de biomasa celulósica. Los cultivos energéticos dedicados, como el pasto varilla , también son fuentes de celulosa prometedoras que se pueden producir de forma sostenible en muchas regiones. ^[90]

La energía oceánica incluye todas las formas de energía renovable derivadas del mar, incluidas la energía de las olas, la energía de las mareas, la energía de las corrientes fluviales, la energía de las corrientes oceánicas, la energía eólica marina, la energía del gradiente de salinidad y la energía del gradiente térmico oceánico. ^[91]

La central maremotriz de Rance (240 MW) es la primera central maremotriz del mundo . La instalación está situada en el estuario del río Rance , en Bretaña , Francia. Inaugurada el 26 de noviembre de 1966, actualmente es explotada por Électricité de France y es la central maremotriz más grande del mundo en términos de capacidad instalada.

Los sistemas para aprovechar la energía eléctrica de las olas del océano, propuestos por primera vez hace más de treinta años, han ido ganando impulso como tecnología viable en los últimos tiempos. El potencial de esta tecnología se considera prometedor, especialmente en las costas orientadas al oeste con latitudes entre 40 y 60 grados: ^[92]

En el Reino Unido, por ejemplo, el Carbon Trust estimó recientemente que la cantidad de recursos offshore económicamente viables es de 55 TWh por año, aproximadamente el 14% de la demanda nacional actual. En toda Europa, se ha estimado que el recurso tecnológicamente alcanzable es de al menos 280 TWh por año. En 2003, el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica de los Estados Unidos (EPRI) estimó que el recurso viable en los Estados Unidos es de 255 TWh por año (6% de la demanda). ^[92]

Actualmente existen nueve proyectos, completados o en desarrollo, en las costas del Reino Unido, Estados Unidos, España y Australia para aprovechar el ascenso y descenso de las olas por parte de Ocean Power Technologies . La potencia máxima actual es de 1,5 MW ( Reedsport, Oregón ), con desarrollos en marcha para 100 MW ( Coos Bay, Oregón ). ^[93]

En 2008 ^[update], el desarrollo de la energía geotérmica estaba en marcha en más de 40 países, en parte atribuible al desarrollo de nuevas tecnologías, como los sistemas geotérmicos mejorados. ^[66] El desarrollo de plantas de energía de ciclo binario y las mejoras en la tecnología de perforación y extracción pueden permitir sistemas geotérmicos mejorados en un rango geográfico mucho mayor que los sistemas geotérmicos "tradicionales". Los proyectos de demostración de sistemas geotérmicos mejorados están en funcionamiento en los EE. UU., Australia, Alemania, Francia y el Reino Unido. ^[94]

Además de las tecnologías de energía solar fotovoltaica y termosolar ya establecidas , existen conceptos solares tan avanzados como la torre solar de corriente ascendente o la energía solar basada en el espacio. Estos conceptos aún no se han comercializado (si es que alguna vez lo han hecho).

La torre solar de corriente ascendente (SUT) es una planta de energía renovable que genera electricidad a partir del calor solar de baja temperatura. La luz del sol calienta el aire que se encuentra debajo de una estructura colectora techada similar a un invernadero muy ancho que rodea la base central de una torre con chimenea muy alta. La convección resultante provoca una corriente ascendente de aire caliente en la torre por el efecto chimenea . Este flujo de aire impulsa turbinas eólicas ubicadas en la corriente ascendente de la chimenea o alrededor de la base de la chimenea para producir electricidad . Los planes para versiones a mayor escala de modelos de demostración permitirán una generación de energía significativa y pueden permitir el desarrollo de otras aplicaciones, como la extracción o destilación de agua y la agricultura u horticultura. Para ver un estudio sobre la torre solar de corriente ascendente y sus efectos, haga clic aquí ^[95]

Una versión más avanzada de una tecnología con una temática similar es el motor Vortex (AVE), que tiene como objetivo reemplazar grandes chimeneas físicas con un vórtice de aire creado por una estructura más corta y menos costosa.

La energía solar basada en el espacio ( SBSP , por sus siglas en inglés) es el concepto de recolectar energía solar en el espacio (utilizando un "SPS", es decir, un "satélite de energía solar" o un "sistema de energía satelital") para su uso en la Tierra . Se ha estado investigando desde principios de la década de 1970. SBSP se diferenciaría de los métodos actuales de recolección solar en que los medios utilizados para recolectar energía residirían en un satélite en órbita en lugar de en la superficie de la Tierra. Algunos beneficios proyectados de un sistema de este tipo son una mayor tasa de recolección y un período de recolección más largo debido a la falta de una atmósfera difusora y de noche en el espacio .

La inversión total en energía renovable alcanzó los 211.000 millones de dólares en 2010, frente a los 160.000 millones de dólares de 2009. Los principales países de inversión en 2010 fueron China, Alemania, Estados Unidos, Italia y Brasil. ^[13] Se espera que el sector de la energía renovable siga creciendo y las políticas de promoción ayudaron a la industria a capear la crisis económica de 2009 mejor que muchos otros sectores. ^[96]

En 2010 ^[update], Vestas (de Dinamarca) es el principal fabricante de turbinas eólicas del mundo en términos de porcentaje del volumen de mercado, y Sinovel (de China) ocupa el segundo lugar. Juntos, Vestas y Sinovel entregaron 10.228 MW de nueva capacidad de energía eólica en 2010, y su participación de mercado fue del 25,9 por ciento. GE Energy (EE. UU.) ocupó el tercer lugar, seguida de cerca por Goldwind , otro proveedor chino. La alemana Enercon ocupa el quinto lugar en el mundo, y es seguida en sexto lugar por Suzlon, con sede en la India . ^[97]

El mercado de la energía solar fotovoltaica ha estado creciendo durante los últimos años. Según la empresa de investigación de energía solar fotovoltaica, PVinsights, el envío mundial de módulos solares en 2011 fue de alrededor de 25 GW, y el crecimiento interanual de los envíos fue de alrededor del 40%. Los 5 principales actores de módulos solares en 2011 son, por turnos, Suntech, First Solar, Yingli, Trina y Sungen. Las 5 principales empresas de módulos solares poseían una participación de mercado del 51,3% de los módulos solares, según el informe de inteligencia de mercado de PVinsights.

La industria fotovoltaica ha experimentado caídas en los precios de los módulos desde 2008. A fines de 2011, los precios de fábrica de los módulos fotovoltaicos de silicio cristalino cayeron por debajo de la marca de 1,00 USD/W. El costo de instalación de 1,00 USD/W se considera a menudo en la industria fotovoltaica como el logro de la paridad de red para la energía fotovoltaica. Estas reducciones han tomado por sorpresa a muchos interesados, incluidos los analistas de la industria, y las percepciones de la economía actual de la energía solar a menudo están por detrás de la realidad. Algunos interesados ​​todavía tienen la perspectiva de que la energía solar fotovoltaica sigue siendo demasiado costosa sin subsidios para competir con las opciones de generación convencionales. Sin embargo, los avances tecnológicos, las mejoras en los procesos de fabricación y la reestructuración de la industria significan que es probable que haya más reducciones de precios en los próximos años. ^[100]

Se han desarrollado muchos mercados, instituciones y políticas energéticas para apoyar la producción y el uso de combustibles fósiles. ^[102] Las tecnologías más nuevas y más limpias pueden ofrecer beneficios sociales y ambientales, pero los operadores de servicios públicos a menudo rechazan los recursos renovables porque están entrenados para pensar sólo en términos de grandes plantas de energía convencionales. ^[103] Los consumidores a menudo ignoran los sistemas de energía renovable porque no reciben señales precisas de precios sobre el consumo de electricidad. Las distorsiones intencionales del mercado (como los subsidios) y las distorsiones no intencionales del mercado (como los incentivos divididos) pueden funcionar en contra de las energías renovables. ^[103] Benjamin K. Sovacool ha sostenido que "algunos de los impedimentos más subrepticios, pero poderosos, que enfrentan la energía renovable y la eficiencia energética en los Estados Unidos tienen más que ver con la cultura y las instituciones que con la ingeniería y la ciencia". ^[104]

Los obstáculos a la comercialización generalizada de tecnologías de energía renovable son principalmente políticos, no técnicos, ^[105] y ha habido muchos estudios que han identificado una serie de "barreras no técnicas" para el uso de energía renovable. ^{[106] [16] [107] [108]} Estas barreras son impedimentos que colocan a la energía renovable en desventaja comercial, institucional o política en relación con otras formas de energía. Las barreras clave incluyen: ^{[107] [108]}

• Dificultad para superar los sistemas energéticos establecidos, que incluye la dificultad de introducir sistemas energéticos innovadores, en particular para la generación distribuida como la fotovoltaica, debido al bloqueo tecnológico, los mercados de electricidad diseñados para centrales eléctricas centralizadas y el control del mercado por parte de operadores establecidos. Como señala el Informe Stern sobre la economía del cambio climático :

"Las redes nacionales suelen estar diseñadas para el funcionamiento de centrales eléctricas centralizadas y, por lo tanto, favorecen su rendimiento. Las tecnologías que no encajan fácilmente en estas redes pueden tener dificultades para entrar en el mercado, incluso si la tecnología en sí es comercialmente viable. Esto se aplica a la generación distribuida, ya que la mayoría de las redes no están preparadas para recibir electricidad de muchas fuentes pequeñas. Las energías renovables a gran escala también pueden encontrar problemas si se ubican en zonas alejadas de las redes existentes". ^[109]

• Falta de apoyo de las políticas gubernamentales, que incluye la falta de políticas y regulaciones que respalden la implementación de tecnologías de energía renovable y la presencia de políticas y regulaciones que obstaculicen el desarrollo de la energía renovable y apoyen el desarrollo de la energía convencional. Algunos ejemplos incluyen subsidios para combustibles fósiles , incentivos insuficientes para la energía renovable basados ​​en el consumidor, respaldo gubernamental para accidentes en plantas nucleares y procesos complejos de zonificación y permisos para la energía renovable.
• Falta de difusión de información y concientización del consumidor.
• Mayor costo de capital de las tecnologías de energía renovable en comparación con las tecnologías de energía convencionales.
• Opciones de financiamiento inadecuadas para proyectos de energía renovable, incluido el acceso insuficiente a financiación asequible para desarrolladores de proyectos, empresarios y consumidores.
• Mercados de capital imperfectos, que incluyen la imposibilidad de internalizar todos los costos de la energía convencional (por ejemplo, efectos de la contaminación del aire, riesgo de interrupción del suministro) ^[110] y la imposibilidad de internalizar todos los beneficios de la energía renovable (por ejemplo, aire más limpio, seguridad energética).
• Habilidades y capacitación laboral inadecuadas, lo que incluye la falta de habilidades científicas, técnicas y de fabricación adecuadas requeridas para la producción de energía renovable; falta de servicios confiables de instalación, mantenimiento e inspección; y la incapacidad del sistema educativo para brindar capacitación adecuada en nuevas tecnologías.
• Falta de códigos y normas adecuados, interconexión de servicios públicos y directrices de medición neta.
• Mala percepción pública de la estética de los sistemas de energía renovable.
• Falta de participación y cooperación de las partes interesadas y de la comunidad en las decisiones energéticas y los proyectos de energía renovable.

Con una gama tan amplia de barreras no técnicas, no existe una solución milagrosa para impulsar la transición a la energía renovable. Por lo tanto, lo ideal sería que existieran varios tipos diferentes de instrumentos de política que se complementaran entre sí y superaran los distintos tipos de barreras. ^{[108] [111]}

Es necesario crear un marco de políticas que nivele las condiciones de juego y corrija el desequilibrio de los enfoques tradicionales asociados con los combustibles fósiles. El panorama de políticas debe seguir el ritmo de las tendencias generales dentro del sector energético, así como reflejar prioridades sociales, económicas y ambientales específicas. ^[112] Algunos países ricos en recursos tienen dificultades para abandonar los combustibles fósiles y hasta ahora no han logrado adoptar los marcos regulatorios necesarios para desarrollar la energía renovable (por ejemplo, Rusia). ^[113]

Las políticas públicas tienen un papel que desempeñar en la comercialización de energía renovable porque el sistema de libre mercado tiene algunas limitaciones fundamentales. Como señala el Informe Stern : "En un mercado energético liberalizado, los inversores, operadores y consumidores deberían afrontar el coste total de sus decisiones. Pero no es así en muchas economías o sectores energéticos. Muchas políticas distorsionan el mercado en favor de las tecnologías de combustibles fósiles existentes". ^[109] La Sociedad Internacional de Energía Solar ha afirmado que "los incentivos históricos para los recursos energéticos convencionales siguen incluso hoy sesgando los mercados al ocultar muchos de los costes sociales reales de su uso". ^[114]

Los sistemas de energía basados ​​en combustibles fósiles tienen costos y características de producción, transmisión y uso final diferentes a los de los sistemas de energía renovable, y se necesitan nuevas políticas de promoción para asegurar que los sistemas renovables se desarrollen tan rápida y ampliamente como es socialmente deseable. ^[102] Lester Brown afirma que el mercado "no incorpora los costos indirectos de proporcionar bienes o servicios en los precios, no valora adecuadamente los servicios de la naturaleza y no respeta los umbrales de rendimiento sostenible de los sistemas naturales". ^[115] También favorece el corto plazo en lugar del largo plazo, mostrando así una preocupación limitada por las generaciones futuras. ^[115] La transferencia de impuestos y subsidios puede ayudar a superar estos problemas, ^[116] aunque también es problemático combinar diferentes regímenes normativos internacionales que regulen esta cuestión. ^[117]

Los economistas han debatido y apoyado ampliamente la transferencia de impuestos, que implica reducir los impuestos a la renta y aumentar los gravámenes a las actividades destructivas del medio ambiente, con el fin de crear un mercado más receptivo. Por ejemplo, un impuesto al carbón que incluyera el aumento de los costos de atención médica asociados con respirar aire contaminado, los costos de los daños causados ​​por la lluvia ácida y los costos de la alteración del clima alentaría la inversión en tecnologías renovables. Varios países de Europa occidental ya están trasladando impuestos en un proceso conocido allí como reforma fiscal ambiental. ^[115]

En 2001, Suecia puso en marcha un nuevo programa de reforma fiscal ambiental de 10 años de duración, diseñado para convertir 30.000 millones de coronas (3.900 millones de dólares) de impuestos sobre la renta en impuestos sobre actividades destructivas para el medio ambiente. Otros países europeos que han emprendido importantes iniciativas de reforma fiscal son Francia, Italia, Noruega, España y el Reino Unido. Las dos principales economías de Asia, Japón y China, están considerando la posibilidad de aplicar impuestos al carbono. ^[115]

Así como es necesario trasladar los impuestos, también es necesario trasladar los subsidios. Los subsidios no son algo intrínsecamente malo, ya que muchas tecnologías e industrias surgieron gracias a esquemas de subsidios gubernamentales. El Informe Stern explica que de 20 innovaciones clave de los últimos 30 años, sólo una de las 14 fue financiada íntegramente por el sector privado y nueve fueron financiadas totalmente con fondos públicos. ^[118] En cuanto a ejemplos específicos, Internet fue el resultado de vínculos financiados con fondos públicos entre computadoras en laboratorios gubernamentales e institutos de investigación. Y la combinación de la deducción fiscal federal y una sólida deducción fiscal estatal en California ayudó a crear la industria moderna de la energía eólica. ^[116] Al mismo tiempo, los sistemas de créditos fiscales específicamente estadounidenses para la energía renovable han sido descritos como un instrumento financiero "opaco" dominado por grandes inversores para reducir sus pagos de impuestos mientras que los objetivos de reducción de gases de efecto invernadero se tratan como un efecto secundario. ^[119]

Lester Brown ha sostenido que "un mundo que se enfrenta a la perspectiva de un cambio climático económicamente perjudicial ya no puede justificar subsidios para expandir la quema de carbón y petróleo. Desviar esos subsidios hacia el desarrollo de fuentes de energía benignas para el clima, como la eólica, la solar, la biomasa y la geotérmica, es la clave para estabilizar el clima de la Tierra". ^[116] La Sociedad Internacional de Energía Solar aboga por "nivelar el campo de juego" corrigiendo las desigualdades persistentes en los subsidios públicos a las tecnologías energéticas y la I+D, en las que los combustibles fósiles y la energía nuclear reciben la mayor parte del apoyo financiero. ^[120]

Algunos países están eliminando o reduciendo los subsidios que alteran el clima, y ​​Bélgica, Francia y Japón han eliminado gradualmente todos los subsidios al carbón. Alemania está reduciendo su subsidio al carbón. El subsidio bajó de 5.400 millones de dólares en 1989 a 2.800 millones en 2002, y en el proceso Alemania redujo su uso de carbón en un 46 por ciento. China redujo su subsidio al carbón de 750 millones de dólares en 1993 a 240 millones en 1995 y más recientemente ha impuesto un impuesto al carbón con alto contenido de azufre. ^[116] Sin embargo, Estados Unidos ha estado aumentando su apoyo a las industrias de combustibles fósiles y nuclear. ^[116]

En noviembre de 2011, un informe de la AIE titulado Deploying Renewables 2011 (Implementación de energías renovables 2011) afirmaba que "los subsidios a tecnologías de energía verde que aún no eran competitivas están justificados para incentivar la inversión en tecnologías con claros beneficios ambientales y de seguridad energética". El informe de la AIE no estaba de acuerdo con las afirmaciones de que las tecnologías de energía renovable sólo son viables mediante subsidios costosos y no son capaces de producir energía de manera confiable para satisfacer la demanda. ^[55]

Sin embargo, una imposición justa y eficiente de subsidios a las energías renovables y que apunte al desarrollo sostenible requiere coordinación y regulación a nivel global, ya que los subsidios otorgados en un país pueden fácilmente perturbar las industrias y políticas de otros, lo que subraya la relevancia de esta cuestión en la Organización Mundial del Comercio. ^[121]

El establecimiento de objetivos nacionales en materia de energía renovable puede ser una parte importante de una política de energía renovable y estos objetivos suelen definirse como un porcentaje de la combinación de energía primaria y/o generación de electricidad. Por ejemplo, la Unión Europea ha prescrito un objetivo indicativo de energía renovable del 12 por ciento de la combinación energética total de la UE y del 22 por ciento del consumo de electricidad para 2010. También se han establecido objetivos nacionales para cada uno de los Estados miembros de la UE con el fin de cumplir el objetivo general. Otros países desarrollados con objetivos nacionales o regionales definidos son Australia, Canadá, Israel, Japón, Corea, Nueva Zelanda, Noruega, Singapur, Suiza y algunos Estados de los EE.UU. ^[122]

Los objetivos nacionales también son un componente importante de las estrategias de energía renovable en algunos países en desarrollo . Entre los países en desarrollo que tienen objetivos de energía renovable se encuentran China, India, Indonesia, Malasia, Filipinas, Tailandia, Brasil, Egipto, Malí y Sudáfrica. Los objetivos fijados por muchos países en desarrollo son bastante modestos en comparación con los de algunos países industrializados. ^[122]

En la mayoría de los países, los objetivos en materia de energía renovable son indicativos y no vinculantes, pero han servido de apoyo a las medidas gubernamentales y a los marcos regulatorios. El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente ha sugerido que hacer que los objetivos en materia de energía renovable sean jurídicamente vinculantes podría ser una herramienta política importante para lograr una mayor penetración en el mercado de la energía renovable. ^[122]

La AIE ha identificado tres acciones que permitirán que las energías renovables y otras tecnologías de energía limpia "compitan más eficazmente por el capital del sector privado".

• "En primer lugar, los precios de la energía deben reflejar adecuadamente el "costo real" de la energía (por ejemplo, a través de la fijación de precios del carbono ) de modo que se tengan plenamente en cuenta los impactos positivos y negativos de la producción y el consumo de energía". Ejemplo: las nuevas plantas nucleares del Reino Unido cuestan 92,50 libras esterlinas/MWh, ^{[123] [124]} mientras que los parques eólicos marinos del Reino Unido reciben una ayuda de 74,2 euros/MWh ^[125] a un precio de 150 libras esterlinas en 2011 que bajará a 130 libras esterlinas por MWh en 2022. ^[126] En Dinamarca, el precio puede ser de 84 euros/MWh. ^[127]
• "En segundo lugar, hay que eliminar los subsidios ineficientes a los combustibles fósiles, garantizando al mismo tiempo que todos los ciudadanos tengan acceso a una energía asequible".
• En tercer lugar, los gobiernos deben elaborar marcos de políticas que incentiven la inversión del sector privado en opciones energéticas con bajas emisiones de carbono. ^[128]

En respuesta a la Gran Recesión , los principales gobiernos hicieron de los programas de "estímulo verde" uno de sus principales instrumentos de política para apoyar la recuperación económica. Se habían asignado unos 188.000 millones de dólares de financiación de estímulo verde a la energía renovable y la eficiencia energética, que se gastarían principalmente en 2010 y 2011. ^[129]

Las políticas públicas determinan hasta qué punto se incorporarán las energías renovables a la matriz energética de un país desarrollado o en desarrollo. Los reguladores del sector energético aplican esas políticas, lo que afecta el ritmo y el patrón de las inversiones en energías renovables y las conexiones a la red. Los reguladores del sector energético suelen tener autoridad para llevar a cabo una serie de funciones que tienen implicaciones para la viabilidad financiera de los proyectos de energía renovable. Entre esas funciones se incluyen la concesión de licencias, el establecimiento de normas de rendimiento, la supervisión del rendimiento de las empresas reguladas, la determinación del nivel de precios y la estructura de las tarifas, el establecimiento de sistemas uniformes de cuentas, el arbitraje de las disputas entre las partes interesadas (como la asignación de los costos de interconexión), la realización de auditorías de gestión, el desarrollo de los recursos humanos de los organismos (experiencia), la presentación de informes sobre las actividades del sector y de las comisiones a las autoridades gubernamentales y la coordinación de decisiones con otros organismos gubernamentales. Por lo tanto, los reguladores toman una amplia gama de decisiones que afectan a los resultados financieros asociados a las inversiones en energías renovables. Además, el regulador del sector está en condiciones de asesorar al gobierno sobre todas las implicaciones de centrarse en el cambio climático o la seguridad energética. El regulador del sector energético es el defensor natural de la eficiencia y la contención de los costos en todo el proceso de diseño e implementación de políticas de energías renovables. Dado que las políticas no se implementan por sí solas, los reguladores del sector energético se convierten en un facilitador (o bloqueador) clave de las inversiones en energía renovable. ^[130]

La Energiewende ( transición energética en alemán ) es la transición de Alemania hacia un suministro de energía con bajas emisiones de carbono , respetuoso con el medio ambiente, fiable y asequible. ^[131] El nuevo sistema dependerá en gran medida de la eficiencia energética de las energías renovables (en particular la eólica , la fotovoltaica y la biomasa ) y de la gestión de la demanda energética . Será necesario retirar la mayor parte, si no toda, de la generación de energía a carbón existente. ^[132] La eliminación gradual de la flota de reactores nucleares de Alemania , que se completará en 2022, es una parte clave del programa. ^[133]

El apoyo legislativo para la Energiewende se aprobó a finales de 2010 e incluye reducciones de gases de efecto invernadero (GEI) del 80-95% para 2050 (en relación con 1990) y un objetivo de energía renovable del 60% para 2050. ^[134] Estos objetivos son ambiciosos. ^{[135] El} instituto de políticas con sede en Berlín Agora Energiewende señaló que "si bien el enfoque alemán no es único en todo el mundo, la velocidad y el alcance de la Energiewende son excepcionales". ^[136] La Energiewende también busca una mayor transparencia en relación con la formulación de políticas energéticas nacionales . ^[137]

Alemania ha logrado avances significativos en su objetivo de reducción de emisiones de GEI, logrando una disminución del 27% entre 1990 y 2014. Sin embargo, Alemania necesitará mantener una tasa promedio de reducción de emisiones de GEI del 3,5% anual para alcanzar su objetivo de Energiewende , igual al valor histórico máximo hasta el momento. ^[138]

Alemania gasta 1.500  millones de euros al año en investigación energética (cifra de 2013) en un esfuerzo por resolver los problemas técnicos y sociales que plantea la transición. ^[139] Esto incluye una serie de estudios informáticos que han confirmado la viabilidad y un coste similar (en relación con la situación actual y dado que el carbono tiene un precio adecuado) de la Energiewende .

Estas iniciativas van mucho más allá de la legislación de la Unión Europea y las políticas nacionales de otros estados europeos. Los objetivos de política han sido adoptados por el gobierno federal alemán y han dado como resultado una enorme expansión de las energías renovables, en particular la energía eólica. La participación de Alemania en las energías renovables ha aumentado de alrededor del 5% en 1999 al 22,9% en 2012, superando el promedio de la OCDE del 18% de uso de energías renovables. ^[140] A los productores se les ha garantizado una tarifa fija de alimentación durante 20 años, lo que garantiza un ingreso fijo. Se han creado cooperativas de energía y se han hecho esfuerzos para descentralizar el control y las ganancias. Las grandes empresas de energía tienen una participación desproporcionadamente pequeña en el mercado de las energías renovables. Sin embargo, en algunos casos, los malos diseños de inversión han causado quiebras y bajos rendimientos , y se ha demostrado que las promesas poco realistas están lejos de la realidad. ^[141] Se cerraron plantas de energía nuclear, y las nueve plantas existentes cerrarán antes de lo planeado, en 2022.

Un factor que ha impedido el uso eficiente de las nuevas energías renovables ha sido la falta de inversiones en infraestructura energética para llevar la energía al mercado. Se estima que deben construirse o modernizarse 8.300 km de líneas eléctricas. ^[140] Los distintos estados alemanes tienen actitudes diferentes respecto de la construcción de nuevas líneas eléctricas. La industria ha visto congeladas sus tarifas, por lo que los mayores costos de la transición energética se han trasladado a los consumidores, cuyas facturas de electricidad han aumentado.

Los mercados voluntarios, también denominados mercados de energía verde, se rigen por las preferencias de los consumidores. Permiten al consumidor elegir hacer más de lo que exigen las decisiones políticas y reducir el impacto ambiental de su consumo de electricidad. Para que los productos de energía verde voluntarios tengan éxito, deben ofrecer un beneficio y un valor significativos a los compradores. Los beneficios pueden incluir emisiones de gases de efecto invernadero nulas o reducidas, otras reducciones de la contaminación u otras mejoras ambientales en las centrales eléctricas. ^[142]

Los factores que impulsan la electricidad verde voluntaria en la UE son los mercados de electricidad liberalizados y la Directiva RES. Según la directiva, los Estados miembros de la UE deben garantizar que se pueda garantizar el origen de la electricidad producida a partir de energías renovables y, por lo tanto, debe emitirse una "garantía de origen" (artículo 15). Las organizaciones medioambientales están utilizando el mercado voluntario para crear nuevas energías renovables y mejorar la sostenibilidad de la producción de energía existente. En los EE. UU., la principal herramienta para rastrear y estimular las acciones voluntarias es el programa Green-e administrado por el Centro para Soluciones de Recursos . ^[143] En Europa, la principal herramienta voluntaria utilizada por las ONG para promover la producción de electricidad sostenible es la etiqueta EKOenergy . ^[144]

En 2006, una serie de acontecimientos hicieron que las energías renovables ocuparan un lugar destacado en la agenda política, entre ellos las elecciones de mitad de mandato en Estados Unidos celebradas en noviembre, que confirmaron que las energías limpias eran un tema de actualidad. También en 2006, el Informe Stern ^[18] expuso sólidos argumentos económicos a favor de invertir ahora en tecnologías con bajas emisiones de carbono y sostuvo que el crecimiento económico no tiene por qué ser incompatible con la reducción del consumo de energía. ^[145] Según un análisis de tendencias del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente , las preocupaciones por el cambio climático ^[17], junto con los altos precios del petróleo que se han producido recientemente ^[146] y el creciente apoyo gubernamental, están impulsando tasas cada vez mayores de inversión en las industrias de las energías renovables y la eficiencia energética. ^{[19] [147]}

El flujo de capital de inversión hacia las energías renovables alcanzó una cifra récord de 77.000 millones de dólares en 2007, y la tendencia al alza se mantuvo en 2008. ^[20] La OCDE sigue dominando, pero ahora hay una creciente actividad de empresas de China, India y Brasil. Las empresas chinas fueron el segundo mayor receptor de capital de riesgo en 2006, después de los Estados Unidos. En el mismo año, la India fue el mayor comprador neto de empresas extranjeras, principalmente en los mercados europeos más establecidos. ^[147]

El nuevo gasto gubernamental, la regulación y las políticas ayudaron a la industria a capear la crisis económica de 2009 mejor que muchos otros sectores. ^[96] En particular, la Ley de Recuperación y Reinversión Estadounidense de 2009 del presidente estadounidense Barack Obama incluyó más de $70 mil millones en gasto directo y créditos fiscales para programas de energía limpia y transporte asociado. Esta combinación de políticas y estímulos representa el mayor compromiso federal en la historia de los EE. UU. para energías renovables, transporte avanzado e iniciativas de conservación de energía. Con base en estas nuevas reglas, muchas más empresas de servicios públicos fortalecieron sus programas de energía limpia. ^[96] Clean Edge sugiere que la comercialización de energía limpia ayudará a los países de todo el mundo a lidiar con el malestar económico actual. ^[96] La otrora prometedora empresa de energía solar, Solyndra , se vio involucrada en una controversia política relacionada con la autorización de la administración del presidente estadounidense Barack Obama de una garantía de préstamo de $535 millones a la Corporación en 2009 como parte de un programa para promover el crecimiento de la energía alternativa. ^{[148] [149]} La empresa cesó toda actividad comercial, se declaró en quiebra según el Capítulo 11 y despidió a casi todos sus empleados a principios de septiembre de 2011. ^{[150] [151]}

En su discurso sobre el Estado de la Unión del 24 de enero de 2012 , el Presidente Barack Obama reafirmó su compromiso con la energía renovable. Obama dijo que "no se apartará de la promesa de energía limpia". Obama pidió un compromiso del Departamento de Defensa para comprar 1.000 MW de energía renovable. También mencionó el compromiso de larga data del Departamento del Interior de permitir 10.000 MW de proyectos de energía renovable en terrenos públicos en 2012. ^[152]

En 2012, las energías renovables desempeñan un papel importante en la combinación energética de muchos países del mundo. Las energías renovables se están volviendo cada vez más económicas tanto en los países en desarrollo como en los desarrollados. Los precios de las tecnologías de energía renovable, principalmente la energía eólica y la energía solar, siguieron bajando, lo que hizo que las energías renovables fueran competitivas con las fuentes de energía convencionales. Sin embargo, sin una igualdad de condiciones, la alta penetración de las energías renovables en el mercado sigue dependiendo de políticas de promoción sólidas. Los subsidios a los combustibles fósiles, que son mucho más altos que los de las energías renovables, siguen vigentes y deben eliminarse rápidamente. ^[153]

El Secretario General de las Naciones Unidas, Ban Ki-moon, ha dicho que "la energía renovable tiene la capacidad de llevar a las naciones más pobres a nuevos niveles de prosperidad". ^[154] En octubre de 2011, "anunció la creación de un grupo de alto nivel para conseguir apoyo para el acceso a la energía, la eficiencia energética y un mayor uso de la energía renovable. El grupo estará copresidido por Kandeh Yumkella, presidente de Energía de las Naciones Unidas y director general de la Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial, y Charles Holliday, presidente del Bank of America". ^[155]

El uso mundial de energía solar y eólica siguió creciendo significativamente en 2012. El consumo de electricidad solar aumentó un 58 por ciento, hasta 93 teravatios-hora (TWh). El uso de energía eólica en 2012 aumentó un 18,1 por ciento, hasta 521,3 TWh. ^[156] Las capacidades instaladas de energía solar y eólica a nivel mundial siguieron expandiéndose, aunque las nuevas inversiones en estas tecnologías disminuyeron durante 2012. La inversión mundial en energía solar en 2012 fue de 140.400 millones de dólares, una disminución del 11 por ciento respecto de 2011, y la inversión en energía eólica disminuyó un 10,1 por ciento, hasta 80.300 millones de dólares. Pero debido a los menores costos de producción para ambas tecnologías, las capacidades instaladas totales crecieron marcadamente. ^[156] Esta disminución de la inversión, pero el crecimiento de la capacidad instalada, puede volver a ocurrir en 2013. ^{[157] [158]} Los analistas esperan que el mercado se triplique para 2030. ^[159] En 2015, la inversión en energías renovables superó a la de los fósiles. ^[160]

El incentivo para utilizar energía 100% renovable para la electricidad, el transporte o incluso el suministro total de energía primaria a nivel mundial ha sido motivado por el calentamiento global y otras preocupaciones ecológicas y económicas. En las revisiones del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático de los escenarios de uso de energía que mantendrían el calentamiento global en aproximadamente 1,5 grados, la proporción de energía primaria suministrada por renovables aumenta del 15% en 2020 al 60% en 2050 (valores medianos en todas las vías publicadas). ^[162] La proporción de energía primaria suministrada por biomasa aumenta del 10% al 27%, ^[163] con controles efectivos sobre si se cambia el uso de la tierra en el cultivo de biomasa. ^[164] La proporción de energía eólica y solar aumenta del 1,8% al 21%. ^[163]

A nivel nacional, al menos 30 naciones alrededor del mundo ya cuentan con energía renovable que aporta más del 20% del suministro energético.

Mark Z. Jacobson, professor of civil and environmental engineering at Stanford University and director of its Atmosphere and Energy Program says producing all new energy with wind power, solar power, and hydropower by 2030 is feasible and existing energy supply arrangements could be replaced by 2050. Barriers to implementing the renewable energy plan are seen to be "primarily social and political, not technological or economic". Jacobson says that energy costs with a wind, solar, water system should be similar to today's energy costs.^[165]

Renewable projects must be sited at distant locations due to high land prices in urban areas or for the renewable resource itself which require transmission construction costs.^[166]

Similarly, in the United States, the independent National Research Council has noted that "sufficient domestic renewable resources exist to allow renewable electricity to play a significant role in future electricity generation and thus help confront issues related to climate change, energy security, and the escalation of energy costs … Renewable energy is an attractive option because renewable resources available in the United States, taken collectively, can supply significantly greater amounts of electricity than the total current or projected domestic demand."^[167]

The most significant barriers to the widespread implementation of large-scale renewable energy and low carbon energy strategies are primarily political and not technological. According to the 2013 Post Carbon Pathways report, which reviewed many international studies, the key roadblocks are: climate change denial, the fossil fuels lobby, political inaction, unsustainable energy consumption, outdated energy infrastructure, and financial constraints.^[168]

Moving towards energy sustainability will require changes not only in the way energy is supplied, but in the way it is used, and reducing the amount of energy required to deliver various goods or services is essential. Opportunities for improvement on the demand side of the energy equation are as rich and diverse as those on the supply side, and often offer significant economic benefits.^[169]

A sustainable energy economy requires commitments to both renewables and efficiency. Renewable energy and energy efficiency are said to be the "twin pillars" of sustainable energy policy. The American Council for an Energy-Efficient Economy has explained that both resources must be developed in order to stabilize and reduce carbon dioxide emissions:^[170]

Efficiency is essential to slowing the energy demand growth so that rising clean energy supplies can make deep cuts in fossil fuel use. If energy use grows too fast, renewable energy development will chase a receding target. Likewise, unless clean energy supplies come online rapidly, slowing demand growth will only begin to reduce total emissions; reducing the carbon content of energy sources is also needed.^[170]

The IEA has stated that renewable energy and energy efficiency policies are complementary tools for the development of a sustainable energy future, and should be developed together instead of being developed in isolation.^[171]

• Investing: Green technology has big growth potential, LA Times, 2011
• Global Renewable Energy: Policies and Measures
• Missing the Market Meltdown
• Bureau of Land Management 2012 Renewable Energy Priority Projects