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Durante el siglo pasado, el carbón ha sido el rey, proporcionando la mayor parte de la energía de los EE. UU. para la generación de electricidad.

Pero una combinación de nuevas políticas ambientales federales y estatales y un exceso de gas natural barato (principalmente de la fracturación hidráulica o fracking) han llevado a un cambio dramático durante la última década, con la caída del carbón del 50 por ciento al 32 por ciento de nuestra generación de electricidad. y el gas aumentó del 18 por ciento al 33 por ciento.

Se ha cerrado poco menos de un tercio de la generación de energía a base de carbón existente en los Estados Unidos, y la administración de Obama ha adoptado agresivamente el reemplazo del carbón por gas como una parte clave para cumplir con sus objetivos climáticos para 2030. Estamos viajando rápidamente por un puente de gas lejos del carbón. Pero, ¿este cambio será realmente algo bueno para el clima?

Reducción de emisiones en la planta

A primera vista, reemplazar el carbón por gas natural parece un buen (aunque no excelente) paso para combatir el cambio climático.

En general, las emisiones de dióxido de carbono de las nuevas centrales eléctricas de gas son hasta un 66 por ciento más bajas que las de las centrales eléctricas de carbón existentes. Aproximadamente la mitad de esta reducción se debe a las diferentes intensidades de carbono de los combustibles (el gas natural emite un 40 por ciento menos de carbono que el carbón por unidad de calor). La otra mitad se debe a la mayor eficiencia de generación del gas natural (las nuevas plantas de gas natural convierten el calor en energía con una eficiencia de más del 50 por ciento, mientras que las plantas de carbón típicas solo operan con una eficiencia de alrededor del 33 por ciento).

Una forma de reducir las emisiones hasta en dos tercios y al mismo tiempo ahorrar dinero parece una obviedad para la política climática. Pero el gas natural tiene un talón de Aquiles que hace que la pregunta sea mucho más difícil de responder.

Emisiones directas de CO2 de la generación de electricidad en gramos por kWh. Basado en cálculos de Hausfather 2015.

fuga de gas

El gas natural está predominantemente compuesto de metano. Cuando el metano se quema para producir electricidad o calor, libera dióxido de carbono y vapor de agua.

Pero no todo el gas natural producido se quema. Una parte se filtra en los pozos de gas, en las estaciones compresoras, en las tuberías o en el almacenamiento. El metano es un gas de efecto invernadero potente pero de corta duración. Mientras está en la atmósfera, es alrededor de 120 veces más potente que el dióxido de carbono por tonelada, pero se descompone rápidamente a través de reacciones químicas y solo alrededor del 20 por ciento del metano emitido hoy permanecerá después de 20 años.

El dióxido de carbono, por otro lado, tiene una vida atmosférica mucho más larga. Alrededor de la mitad del dióxido de carbono emitido hoy estará presente dentro de 100 años (y prácticamente nada del metano lo estará), y alrededor del 15 por ciento del dióxido de carbono actual seguirá estando en la atmósfera dentro de 10 000 años.

Esta diferencia en la longevidad hace que la comparación entre los dos sea complicada. Esencialmente, la importancia actual de las emisiones de metano para el clima depende en gran medida del marco de tiempo que esté considerando. Si le importa evitar el calentamiento más adelante en el siglo (como lo hacen las Naciones Unidas con su meta de calentamiento de 2 °C para 2100), hay relativamente pocos problemas con las emisiones de metano a corto plazo, siempre que se eliminen gradualmente en los próximos pocos años. décadas. Sin embargo, si le preocupan los cambios a corto plazo, el metano es mucho más importante.

La cantidad de metano que se escapa del sistema de gas natural es una pregunta abierta. Durante mucho tiempo, las cifras oficiales de la Agencia de Protección Ambiental sugirieron que las emisiones eran pequeñas y descendían rápidamente, y solo representaban alrededor del 1,5 por ciento de la producción total.

Pero docenas de académicos independientes que realizan investigaciones utilizando aviones, datos satelitales y otros instrumentos han encontrado consistentemente emisiones más altas que las reportadas oficialmente.

Adam Brandt de la Universidad de Stanford publicó un artículo de alto perfil en la revista Science en 2014 que resume toda la investigación hasta la fecha. Encontró que las emisiones generales eran probablemente entre un 25 y un 75 por ciento más altas que las reportadas por la EPA, lo que sugiere que las tasas reales de fugas de gas natural probablemente estén entre el 2 y el 4 por ciento de la producción de gas. (Algunos investigadores han encontrado fugas de hasta un 10 por ciento para campos individuales, pero no hay evidencia de que esos hallazgos sean característicos del sector en su conjunto).

¿Cuánto importan las fugas?

¿Qué significan estas tasas de fuga para la viabilidad del gas natural como combustible puente? Una vez más, todo se reduce a una cuestión de marco de tiempo.

Veamos un ejemplo simple de una gran central eléctrica de carbón. Una opción es dejarlo solo durante los próximos 30 años, momento en el cual será reemplazado por energía renovable.

Otra opción es reemplazarlo con gas hoy y reemplazar ese gas con energías renovables en 30 años.

La siguiente figura muestra los impactos climáticos a lo largo del tiempo (medidos en unidades llamadas forzamiento radiativo) del carbón existente (la línea negra discontinua), las nuevas plantas de carbón de alta eficiencia (la línea negra continua) y las nuevas plantas de gas (la línea verde). El rango potencial de fuga de gas natural se expresa mediante el sobre gris alrededor de la línea verde, con una fuga del 1 por ciento en la parte inferior y una fuga del 6 por ciento en la parte superior (la propia línea verde muestra un caso de fuga del 3 por ciento).

Adaptado de la Figura 3 de Hausfather 2015.

Si la fuga es superior al 3 por ciento, hay algunos períodos en los próximos 30 años en los que el gas tendrá un mayor impacto climático que las nuevas plantas de carbón. Si la fuga es superior al 4 por ciento, hay algunos períodos en los que el gas será peor para el clima que las plantas de carbón existentes.

Pero no importa cuál sea la tasa de fuga, el gas aún reducirá el impacto climático en un 50 por ciento en 2100 en comparación con el carbón nuevo y en un 66 por ciento en comparación con el carbón existente. Entonces, si cambiar de carbón a gas es beneficioso en este ejemplo simple depende de cómo valore el calentamiento a corto o largo plazo.

La importancia del calentamiento a corto plazo es difícil de evaluar. Los modelos climáticos, en general, no predicen ningún cambio irreversible en períodos tan cortos como 30 años, y los posibles puntos de inflexión en el clima generalmente dependen más del calentamiento máximo que ocurra (que en casi todos los casos previsibles ocurriría después de 2050) .

Pero hay mucho sobre el clima de la Tierra que aún se desconoce, y los científicos no pueden descartar categóricamente la posibilidad de que el calentamiento a corto plazo cause impactos imprevistos.

Con el calentamiento a más largo plazo, los impactos son mucho más claros (y generalmente más nefastos). Para finales de siglo, esperaríamos un calentamiento de alrededor de 4 °C en un mundo en el que no tomamos ninguna medida para reducir las emisiones. Dado que los daños del cambio climático tienden a aumentar exponencialmente con el aumento de las temperaturas, muchos economistas argumentan que los mayores impactos del cambio climático ocurrirán más adelante en el siglo y que el enfoque principal debe ser reducir el calentamiento a largo plazo.

¿Qué hay de elegir ni el carbón ni el gas natural?

Hay otra arruga en la comparación del gas y el carbón. Si fueran las dos únicas formas en que pudiéramos generar electricidad, el análisis sería bastante sencillo.

Pero hay muchas fuentes de energía de carbono cero o casi cero que son preferibles tanto al carbón como al gas, incluidas la energía eólica, solar y nuclear. En un mundo perfecto, nos saltearíamos el puente del gas por completo e inmediatamente reemplazaríamos todas las plantas de carbón con energías renovables.

El desafío es que, aunque las energías renovables son cada vez más competitivas en costos con el carbón en algunas partes del país, en promedio, siguen siendo más caras. Las energías renovables también son a menudo intermitentes, producen menos energía cuando el sol no brilla o el viento no sopla, e incurren en gastos adicionales por tecnologías de almacenamiento de energía para ayudar a equilibrar la red, al menos una vez que las energías renovables alcanzan un porcentaje suficientemente alto de generación. .

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Por otro lado, las energías renovables son cada vez más baratas, y aunque puede que no sea práctico reemplazar todas las plantas de carbón con energías renovables de inmediato, definitivamente es posible hacerlo en la próxima década si las energías renovables continúan bajando de precio. Si reemplazamos el carbón con gas hoy, habremos hundido los costos en una nueva infraestructura de gas que podríamos resistirnos a reemplazar unos años más tarde con energías renovables. De esta manera, un puente de gas podría retrasar la adopción generalizada de energías renovables.

Todo se reduce a esto: si pensamos que las plantas de carbón se mantendrían durante 15 años o más en ausencia de gas, probablemente sea mejor reemplazarlas con gas hoy. Si creemos que tendremos la voluntad política para retirar las plantas de gas antes de tiempo, también podríamos beneficiarnos potencialmente de un puente de gas.

Pero si terminamos bloqueando la infraestructura de gas que se mantiene y retrasa las energías renovables, sería mejor evitar un puente de gas, incluso si eso significa quedarse con el carbón un poco más.

Es un problema difícil que no tiene respuestas simples, pero lo único que sabemos con certeza es que si el gas natural va a servir como un puente lejos del carbón, es mejor que sea corto.

Nota del editor: Para ver más de cerca otras ventajas y desventajas del gas natural, consulte "Pros and Cons: Promise, Pitfalls of Natural Gas".

Foto superior: La luna distante mirando hacia abajo en un taladro de gas natural de Marcellus Shale (derechos de autor de Andrewmits | Dreamstime.com).

Por qué el gas no es un combustible puente

Además, el gas es más un muro que un puente, ya que impide la transición energética en lugar de permitirla al competir con las energías renovables por la inversión y el apoyo político. El mayor uso del gas es en la generación de energía.

¿Por qué el gas natural se considera un combustible puente?

Resumen. El gas natural a menudo se promociona como un combustible puente que permitirá a la sociedad continuar utilizando combustibles fósiles, mientras reduce las emisiones de dióxido de carbono, durante un período de tiempo hasta que el mundo finalmente pueda depender totalmente de fuentes de energía renovables.

¿Qué es un combustible de transición?

Combustible de transición en este contexto significa: un combustible bajo en carbono (gas natural) sustituto de combustibles fósiles de mayor contenido (carbón y petróleo) para reducir las emisiones de CO 2 en un futuro próximo .

¿Podría el gas natural ser un puente hacia un futuro con menos carbono?

Además, el precio de los derechos de emisión de CO2 desciende ligeramente, lo que abarata el coste económico de reducir las emisiones de CO2. Por lo tanto, es esta capacidad de reducir los costos de la política climática lo que hace que el gas natural sea un combustible puente atractivo hacia un futuro bajo en carbono.

Video: bridge fuel