Superred de 12 países subsaharianos propuesta por investigadores

África es un continente absurdamente grande. La masa de tierra es lo suficientemente grande como para que China, India y los Estados Unidos tengan espacio de sobra para las naciones más pobladas de Europa. Hay 1.200 millones de personas, 55 países, cientos de idiomas y variaciones geográficas radicales.

Pero no es un continente rico. África subsahariana tiene una tasa de pobreza del 41 % y alberga a 27 de los 28 países más pobres del mundo. Gran parte de esto se debe a la pobreza energética, y no a la experimentada por los europeos menos ricos durante la reciente crisis energética. No, esta es la verdadera pobreza energética, donde no tienen electricidad en sus hogares y negocios y están constantemente buscando biomasa seca para quemar para cocinar.

No pretendo ser un experto en el continente, ni siquiera en ninguno de los países que lo componen. Pero tengo algunas ideas, después de haber evaluado las oportunidades hidroeléctricas de bombeo en Kenia, el envío de hidrógeno verde de Namibia a Europa y los esfuerzos europeos de hidrógeno en tres países del norte de África. Presenté en una conferencia de energía renovable del norte de África en diciembre de 2022 a pedido de los organizadores. Arranqué la superficie de partes del enorme continente. Y así, abordo este tema con humildad.

la tarjeta es Al yuxtaponer la pobreza energética del África subsahariana y el potencial de las energías renovables. ¿Dónde está el origen de la propuesta? Proviene de un equipo de investigación multinacional de la Universidad de Tecnología Petroquímica de Guangdong, la Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de China, la Universidad Internacional de Chipre, la Universidad de Chrisland en Nigeria y la Universidad de Sharjah en los Emiratos Árabes Unidos. En representación de investigadores extranjeros y africanos. esta en el diario Informes científicosuna subpublicación de investigación en ciencias naturales de Naturaleza con un buen factor de impacto de 5.516 durante cinco años. Esto no es una moda pasajera, sino un sólido esfuerzo de investigación que ha sido revisado por pares.

La red de transmisión propuesta se extiende desde Malí y Nigeria en África Occidental, a través de Níger, Chad y Sudán hasta Etiopía en África Oriental, luego al sur a través de Kenia, Uganda, Burundi, Tanzania y Mozambique antes de terminar en Sudáfrica en el extremo sur del continente. Son más de 10 000 kilómetros de líneas de transmisión que cubren un terreno épico, que incluye mucho desierto, y cruzan el Gran Valle del Rift al menos una vez. Esto es el 40% de la distancia alrededor del ecuador. No es una proposición trivial.

¿Cuál fue su enfoque? Utilizaron el simulador EnergyPLAN, desarrollado y mantenido por el Grupo de Investigación de Planificación de Energía Sostenible de la Universidad de Aalborg, Dinamarca. Simule el funcionamiento de los sistemas energéticos nacionales cada hora, incluidos los sectores de electricidad, calefacción, refrigeración, industria y transporte. Una gran parte de la intención de desarrollar el simulador, que se lanzó por primera vez en 2000, fue ayudar en el diseño de sistemas nacionales de energía 100% renovable: demanda y suministro de energía por hora para 12 países durante un año a la vez. El simulador se había utilizado mucho en países y regiones africanos antes de esta aplicación, por lo que es un modelo bien probado y una herramienta útil para simular esta enorme propuesta. Existen limitaciones con las capacidades de la simulación que claramente atraen, principalmente con respecto a la cantidad de plantas hidroeléctricas de bombeo y la cantidad de países que pueden tener qué generación, que exploraron e iteraron para llegar a los resultados. Una vez más, no es trivial.

¿Qué escenarios consideraron? Ha sido un proceso iterativo con demanda de vehículos eléctricos, almacenamiento de agua bombeada, energía eólica terrestre y energía solar fotovoltaica en proporciones variables. Se modelaron y analizaron seis escenarios diferentes considerando 2030 y 2040 como años de implementación objetivo y con diferentes combinaciones de capacidades de generación y almacenamiento en diferentes países. Este fue un esfuerzo enorme y bien pensado por parte del equipo. Tres escenarios eran tecnologías de generación única con solo energía eólica terrestre y energía solar concentrada (CSP), mientras que tres eran tecnologías híbridas.

La razón por la que se ha modelado la CSP ha sido una pregunta interesante dado que no ha cumplido su promesa con respecto a la fotovoltaica en los últimos 30 años. El argumento del estudio es que en países muy cálidos, la energía fotovoltaica tiene un rendimiento inferior, lo que le da una ventaja a la CSP. Tal vez.

Incluyendo los vehículos eléctricos de batería, el estudio encontró que la demanda total de electricidad será de 700 TWh/año y 800 TWh/año respectivamente para 2030 y 2040. Por hora, esto equivale a un rango de demanda de energía de 40 GW a 120 GW en varios niveles mínimos y máximos. Su solución modeló los doce países durante un año de energía en función de los registros meteorológicos eólicos y solares, y modeló el almacenamiento y los flujos de energía entre países. Los rangos geográficos cubren de tres a cuatro de las seis zonas horarias de África, así como una variación significativa de norte a sur, lo que permite cubrir los picos y valles de la demanda y la producción en una extensión muy grande, lo que reduce la incidencia de escasez de energía disponible.

Este estudio evitó un gran fracaso de muchos estudios de energías renovables de las últimas tres décadas, que fue elegir una extensión geográfica arbitrariamente estrecha, como un estado de EE. UU. o un país europeo, limitar o ignorar las interconexiones y luego declarar que las energías renovables no podían funcionar. Una red geográficamente grande con una fuerte transmisión permite llevar una gran cantidad de electricidad desde donde se genera hasta donde se necesita, y permite que el almacenamiento a gran escala se coloque en ubicaciones estratégicas para proporcionar equilibrio.

Como era de esperar, el estudio encontró que el sistema más barato capaz de satisfacer los perfiles de demanda tenía una combinación de tecnologías de generación renovable y almacenamiento en red hacia el extremo superior de los rangos modelados. El exceso crítico de generación de electricidad que requeriría reducir las fuentes de generación se ha reducido, pero no eliminado. Como nota al margen, el estudio evaluó el potencial de generación de hidrógeno solo con exceso de electricidad en los escenarios.

El último punto es que los escenarios incluían aquellos en los que las plantas generadoras de combustibles fósiles existentes se excluyeron de la consideración y se incluyeron. Por supuesto, los costos del sistema y la reducción de las energías renovables disminuyeron cuando las plantas fósiles brindaron respaldo y demanda pico, y este es un escenario mucho más realista para 2030 y 2040. Hacer funcionar las plantas de carbón y gas existentes cada vez menos horas cada año es el camino hacia el 100% de energías renovables, sin fingir que no existen y sin explotarlas.

Los costos de todo este rango en todos los ámbitos, desde casi $ 3 billones para el escenario solo de CSP, hasta la solución híbrida completa con plantas de combustibles fósiles a menos de $ 500 mil millones. Una solución totalmente renovable con pequeñas capacidades de almacenamiento estaba en el orden de $ 1 billón.

Entonces, si este es solo un estudio de investigación que modela una superred hipotética para el África subsahariana, ¿por qué deberíamos tomarlo en serio? Bueno, el estudio fue realizado por institutos de investigación chinos, y la Iniciativa Belt & Road (BRI) de China está activa en 44 de los 46 países de la región. Además, si bien el BRI todavía genera mucha más producción de carbón y gas que energías renovables, ha eliminado de su consideración las nuevas centrales eléctricas a carbón, y el porcentaje de proyectos de transmisión y energía renovable aumenta año tras año.

Recientemente, estaba hablando con ejecutivos de negocios chinos sobre las estrategias de descarbonización de Europa. Una pregunta que surgió en la parte de discusión de la conferencia de dos horas y media fue «¿Qué puede hacer China para acelerar la descarbonización global para cumplir con los objetivos de calentamiento?» Una de mis respuestas fue que podría comprometerse a construir cantidades masivas de energía eólica, solar, almacenamiento y transmisión como parte del BRI. Veo este estudio como parte de una estrategia de China para construir la economía energética del futuro en el África subsahariana, sacando a la región de la pobreza energética en las próximas décadas.

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