La eficiencia es un concepto interesante cuando hablamos de energía renovable. Principalmente, no tiene sentido, excepto como entrada para una discusión económica más útil.
La eficiencia es un factor mucho mayor para las fuentes de energía no renovables porque tienen que pagar por su combustible. Las fuentes renovables no. El viento sopla y el sol brilla independientemente de si alguien instala un solar o un parque eólico para capturarlo. El viento y el sol son recursos gratuitos.
La eficiencia es explícitamente una medida de cuánto potencial energético de un recurso dado se convierte en electricidad. Con los paneles solares, esto es alrededor del 20%, pero el 80% no es un desperdicio costoso.
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Y el 20% no es tan malo en realidad. Los motores de los automóviles solo convierten aproximadamente el 20% de la energía en gas en movimiento, y el resto es calor residual. Las plantas de carbón logran una eficiencia del 33% al 40% en los mejores casos, y el resto es solo calor desperdiciado. Las plantas de gas de ciclo combinado, donde se utiliza el calor además de la energía mecánica para generar electricidad, logran una eficiencia de aproximadamente el 54%.
Pero todas esas fuentes de combustibles fósiles están pagando el 100% del combustible, y las externalidades negativas del combustible provienen del 100%. De hecho, las emisiones de CO2 son dos o tres veces la masa de los aportes de combustible, por lo que es discutible que estemos pagando por el 300% del combustible pero solo obteniendo del 20% al 50%.
La energía eólica, por coincidencia, tiene una eficiencia máxima teórica del 59,3%, conocida como el límite de Betz. Las mejores turbinas eólicas alcanzan aproximadamente el 95% de eso, lo cual es bastante impresionante, pero aún así no es muy diferente de una planta de gas de ciclo combinado. Sin embargo, el viento todavía está libre.
La energía solar y eólica tienen otro factor que es importante para la economía. Si bien el viento y el sol son libres, no soplan todo el tiempo y no siempre soplan o brillan lo suficiente como para hacer que los parques eólicos y los paneles solares generen electricidad al máximo potencial. En el transcurso de un año, la relación entre la electricidad realmente generada y la electricidad máxima potencial se denomina factor de capacidad.
Para la energía solar, el factor de capacidad varía del 15% al 25% dependiendo de dónde se encuentre y si los paneles siguen al sol en seguidores (más caros) o no. Para los parques eólicos modernos, los factores de capacidad varían del 40% en tierra al 77% en un año para el mejor sitio en alta mar. Y ahora las granjas eólicas y solares muy flexibles a veces se ven reducidas porque las formas de generación nuclear y de carga base, mucho menos flexibles, no pueden rechazarse rápidamente a pesar de que a menudo tienen una economía mucho peor en muchos casos.
Pero incluso allí, muchas formas de generación heredadas tienen factores de capacidad más bajos. La energía nuclear es alta al 90% porque en realidad no puede funcionar a menos de ese factor de capacidad y pagar por sí mismo. El carbón en los EE. UU. Estaba al 60% aproximadamente hace una década, pero ahora está al 50% para el país porque la energía eólica, solar y de gas son más baratas, por lo que no puede competir. Muchas plantas de gas tienen un 10% simplemente porque solo las encienden para proporcionar la potencia máxima con el mayor beneficio.
Por lo tanto, la energía eólica y solar no tienen que ser eficientes, solo tienen que funcionar lo suficiente en el transcurso del tiempo para pagar sus costos de capital. Sus costos operativos marginales son muy baratos, mucho más baratos que las plantas de carbón y gas.
La eficiencia es un problema sobrevalorado.