Fuentes de energía renovable en 2022. Las energías renovables representaron el 8,4% de la energía total, o 8,3 quads. [1]
Fuentes de electricidad renovable en 2022. Las renovables representaron el 21% de la electricidad total, o 907 TWh. [2]
Según datos de la Administración de Información Energética de Estados Unidos , la energía renovable representó el 8,4% de la producción total de energía primaria [1] y el 21% de la generación total de electricidad a escala de servicios públicos en Estados Unidos en 2022. [3]
Desde 2019, la energía eólica ha sido el mayor productor de electricidad renovable del país. La energía eólica generó 434 teravatios-hora de electricidad en 2022, lo que representó el 10% de la electricidad del país y el 48% de la generación renovable. [2] En enero de 2023, la capacidad de generación de energía eólica nominal de los Estados Unidos era de 141,3 gigavatios (GW). [4] Texas se mantuvo firmemente establecido como el líder en el despliegue de energía eólica, seguido de Iowa y Oklahoma a partir del primer trimestre de 2023. [5]
La energía hidroeléctrica es el segundo mayor productor de electricidad renovable del país, generando alrededor del 6,2% de la electricidad del país en 2022, así como el 29% de la generación renovable. [2] Estados Unidos es el cuarto mayor productor de hidroelectricidad del mundo después de China, Canadá y Brasil.
La energía solar proporciona una parte cada vez mayor de la electricidad en el país, con más de 111,6 GW de capacidad instalada que generó alrededor del 3,4% del suministro total de electricidad del país en 2022, frente al 2,8% del año anterior. En 2020, más de 260.000 personas trabajaban en la industria solar y 43 estados implementaron la medición neta , donde las empresas de energía recompraron el exceso de energía generada por los paneles solares . [6] [7] Las grandes plantas de energía fotovoltaica en los Estados Unidos incluyen Mount Signal Solar (600 MW) y Solar Star (579 MW). Desde que Estados Unidos fue pionero en la tecnología de energía solar térmica en la década de 1980 con Solar One , se han construido varias centrales eléctricas más de este tipo. Las más grandes de estas centrales solares térmicas son la instalación de energía solar Ivanpah (392 MW), al suroeste de Las Vegas, y el grupo de plantas SEGS en el desierto de Mojave, con una capacidad de generación total de 354 MW. [8]
Otras fuentes de energía renovable incluyen la geotermia , siendo The Geysers en el norte de California el complejo geotérmico más grande del mundo.
El desarrollo de las energías renovables y la eficiencia energética marcaron "una nueva era de exploración energética" en los Estados Unidos, según el ex presidente Barack Obama . [9] En un discurso conjunto ante el Congreso el 24 de febrero de 2009, el presidente Obama pidió duplicar la energía renovable en los tres años siguientes. La energía renovable alcanzó un hito importante en el primer trimestre de 2011, cuando contribuyó con el 11,7% de la producción energética nacional total (660 TWh), superando la producción energética de la energía nuclear (620 TWh) [10] por primera vez desde 1997. [11] En su discurso sobre el Estado de la Unión de 2012 , el presidente Barack Obama reafirmó su compromiso con la energía renovable y mencionó el compromiso de larga data del Departamento del Interior de permitir 10 GW de proyectos de energía renovable en terrenos públicos en 2012. [12] Bajo la presidencia de Joe Biden , el Congreso aumentó esa meta a 25 GW para 2025. [13] A mayo de 2023, la Oficina de Gestión de Tierras ha aprobado proyectos que cumplen aproximadamente el 37% de esa meta. [14]
Las tecnologías de energía renovable abarcan una amplia y diversa gama de tecnologías, entre ellas la energía solar fotovoltaica , las plantas de energía solar térmica y los sistemas de calefacción y refrigeración, los parques eólicos , la energía hidroeléctrica , las plantas de energía geotérmica y los sistemas de energía oceánica y el uso de biomasa .
El informe Outlook On Renewable Energy In America explica que Estados Unidos necesita energía renovable por muchas razones:
Estados Unidos necesita energía que sea segura, confiable, mejore la salud pública, proteja el medio ambiente, aborde el cambio climático, cree empleos y proporcione liderazgo tecnológico. Estados Unidos necesita energía renovable. Si se quiere desarrollar la energía renovable hasta su máximo potencial, Estados Unidos necesitará políticas federales y estatales coordinadas y sostenidas que amplíen los mercados de energía renovable, promuevan e implementen nuevas tecnologías y brinden oportunidades apropiadas para alentar el uso de energía renovable en todos los sectores críticos del mercado energético: generación de electricidad al por mayor y distribuida , aplicaciones de energía térmica y transporte. [15]
Otro beneficio de algunas tecnologías de energía renovable, como la eólica y la solar fotovoltaica (FV), es que requieren poca o ninguna agua para generar electricidad, mientras que las plantas de energía termoeléctrica (basadas en combustibles fósiles) requieren grandes cantidades de agua para su funcionamiento.
En 2009, el presidente Barack Obama, en su discurso inaugural, hizo un llamamiento a la ampliación del uso de energías renovables para hacer frente a los desafíos gemelos de la seguridad energética y el cambio climático . Esas fueron las primeras referencias que se hicieron en un discurso inaugural de un presidente de los Estados Unidos al uso de energía del país, a los recursos renovables y al cambio climático. El presidente Obama miró hacia el futuro cercano y dijo que, como nación, los Estados Unidos "aprovecharán el sol, los vientos y el suelo para alimentar nuestros automóviles y hacer funcionar nuestras fábricas". [16]
El plan del presidente Nueva Energía para América prevé una inversión federal de 150.000 millones de dólares durante la próxima década para catalizar los esfuerzos privados encaminados a construir un futuro de energía limpia. En concreto, el plan prevé que las energías renovables suministren el 10% de la electricidad del país en 2012, cifra que aumentará al 25% en 2025. [16]
En su discurso conjunto ante el Congreso en 2009, Obama afirmó: "Sabemos que el país que aproveche el poder de la energía limpia y renovable liderará el siglo XXI... Gracias a nuestro plan de recuperación , duplicaremos el suministro de energía renovable de esta nación en los próximos tres años... Es hora de que Estados Unidos vuelva a liderar". [17]
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 las toxinas atmosféricas, 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 costos para las unidades nucleares de “próxima generación” siguen aumentando, y los prestamistas no están dispuestos a financiar estas plantas sin garantías de los contribuyentes. [18]
Entre 2010 y 2020, el costo de la energía eólica, solar y del gas natural cayó drásticamente. [19] En 2018, la EIA esperaba que, después de aumentar un 2,7% en 2018, las emisiones de dióxido de carbono (CO 2 ) relacionadas con la energía de EE. UU. disminuirían un 2,5% en 2019 y un 1,0% en 2020 [20] debido a un cambio desde el carbón hacia las energías renovables y el gas natural.
La energía renovable tiene el potencial de reducir las emisiones de CO2 en tres sectores clave de uso de energía: transporte, calefacción y refrigeración (incluidos la calefacción y el aire acondicionado en edificios, el uso de calor industrial, etc.) y electricidad. El año 2018 había sido un año pico en el uso del aire acondicionado, que se esperaba que disminuyera. [20]
En 2016, las energías renovables representaron el 14,94% de la electricidad producida a nivel nacional en Estados Unidos. [26] Esta proporción ha crecido desde apenas el 7,7% en 2001, aunque la tendencia a veces se ve oscurecida por las grandes variaciones anuales en la generación de energía hidroeléctrica. La mayor parte del crecimiento desde 2001 se puede ver en la expansión de la energía eólica y, más recientemente, en el crecimiento de la energía solar. La energía renovable en California es prominente, con alrededor del 29% de la electricidad proveniente de fuentes renovables elegibles para RPS (incluida la energía hidroeléctrica). [27]
Estados Unidos cuenta con algunos de los mejores recursos de energía renovable del mundo, con potencial para satisfacer una parte creciente y significativa de la demanda energética del país. Una cuarta parte de la superficie terrestre del país tiene vientos lo suficientemente fuertes como para generar electricidad al mismo precio que el gas natural y el carbón. [28]
Muchas de las nuevas tecnologías que aprovechan las energías renovables (como la eólica, la solar, la geotérmica y los biocombustibles) son, o pronto serán, económicamente competitivas con los combustibles fósiles que satisfacen el 85% de las necesidades energéticas de los Estados Unidos. Las tasas de crecimiento dinámicas están reduciendo los costos y estimulando rápidos avances en las tecnologías. [28] La energía eólica y la solar están adquiriendo cada vez más importancia en relación con la fuente de energía hidroeléctrica, más antigua y establecida. En 2016, la energía eólica cubría el 37,23% de la producción total de electricidad renovable, frente al 43,62% de la energía hidroeléctrica. El porcentaje restante de energía se generó mediante biomasa (10,27%), energía solar (6,03%) y geotérmica (2,86%) de la generación renovable total.
En 2015, Georgetown, Texas, se convirtió en una de las primeras ciudades estadounidenses en funcionar completamente con energía renovable, y decidió hacerlo por razones de estabilidad financiera. [29]
En 2012, Estados Unidos consumió unos 4.000 TWh de electricidad y unos 30.000 TWh (98 billones de BTU) de energía primaria. Se espera que las mejoras en la eficiencia reduzcan el consumo a 15.000 TWh en 2050.
Utilizando datos de las proyecciones de capacidad de Electric Power Annual 2018 [30] , los cambios esperados en las capacidades de generación para fuentes de combustible renovables darían como resultado un aumento de 55,873 GW de capacidad que entraría en funcionamiento a principios de 2024. Esto haría un total de 277,77 gigavatios de energía renovable disponibles para 2024, un 23,1 % más que en 2018. Usando esta capacidad de generación y los factores de capacidad de los datos de 2018, se obtendrá un total de 798,19 teravatios-hora (TWh) de energía eléctrica renovable en 2023. Esto sería un aumento de 61,84 TWh (+8,3 %) con respecto a 2018.
La energía hidroeléctrica fue el mayor productor de energía renovable en los Estados Unidos hasta 2019, cuando fue superada por la energía eólica. [31] Produjo 254,79 TWh, lo que representó el 5,94 % de la electricidad total del país en 2022 y proporcionó el 26,48 % de la energía renovable total del país. [2] Estados Unidos es el tercer mayor productor de hidroelectricidad del mundo después de China y Brasil.
La presa Grand Coulee es la novena central hidroeléctrica más grande del mundo. Otras seis centrales hidroeléctricas estadounidenses se encuentran entre las 50 más grandes del mundo. La cantidad de energía hidroeléctrica generada se ve fuertemente afectada por los cambios en las precipitaciones y la escorrentía superficial . Los proyectos hidroeléctricos como la presa Hoover , la presa Grand Coulee y la Autoridad del Valle de Tennessee se han convertido en grandes proyectos de construcción emblemáticos.
La capacidad de energía eólica en los Estados Unidos se triplicó entre 2008 y 2016, momento en el que suministró más del 5% de la generación total de electricidad del país. La energía eólica superó a la hidroeléctrica como la mayor fuente de generación de electricidad renovable en 2019, y representó el 10,25% de la generación total de electricidad del país en 2022. [34] La energía eólica y solar representaron dos tercios de las nuevas instalaciones de energía en los Estados Unidos en 2015. [35] La capacidad instalada de energía eólica de los Estados Unidos supera los 141 GW a partir de 2023. [2] Esta capacidad solo es superada por China .
El Centro de Energía Eólica Alta de 1550 MW es el parque eólico más grande de los Estados Unidos y el segundo más grande del mundo detrás del Parque Eólico de Gansu . [36]
En 2015, en Estados Unidos había 90.000 puestos de trabajo en el sector eólico. La industria eólica en Estados Unidos genera decenas de miles de puestos de trabajo y miles de millones de dólares de actividad económica. [37] Los proyectos eólicos impulsan las bases impositivas locales y revitalizan la economía de las comunidades rurales al proporcionar un flujo de ingresos constante a los agricultores con turbinas eólicas en sus tierras. [33] GE Energy es el mayor fabricante nacional de turbinas eólicas . [33]
En 2013, la energía eólica recibió 5.936 millones de dólares en financiación federal, lo que representa el 37% de toda la financiación federal para la generación de electricidad. [38]
Estados Unidos tiene el potencial de instalar 10 teravatios (TW) de energía eólica terrestre y 4 TW de energía eólica marina. [39] El informe del Departamento de Energía de Estados Unidos 20% Wind Energy by 2030 previó que la energía eólica podría suministrar el 20% de toda la electricidad del país, lo que incluía una contribución del 4% de la energía eólica marina . [37] Será necesario agregar líneas de transmisión adicionales para llevar energía desde los estados ventosos al resto del país. [40] En agosto de 2011, una coalición de 24 gobernadores pidió a la administración Obama que proporcionara un clima empresarial más favorable para el desarrollo de la energía eólica. [41]
La energía eólica ha experimentado un aumento particular: Colorado producirá 16.000 GWh en 2023, lo que demuestra la inversión del estado en esta fuente de energía limpia. [42]
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Estados Unidos es uno de los mayores productores de energía solar del mundo. El país fue pionero en la construcción de parques solares y muchos avances clave en energía solar concentrada y fotovoltaica surgieron de investigaciones nacionales.
En 2022, la energía solar a gran escala contribuyó con 145,6 TWh a la red, con 142,6 TWh de energía fotovoltaica y 3,0 TWh de sistemas térmicos. [2] En 2020, 2021 y 2022, la EIA estimó que la energía solar distribuida generó 41,522 TWh, 49,164 TWh y 58,512 TWh respectivamente. [2] Si bien los sistemas de grado de servicio público tienen una generación bien documentada, las contribuciones de los sistemas distribuidos a las necesidades de energía eléctrica de los usuarios no se miden ni se controlan. Por lo tanto, ha faltado una evaluación cuantitativa de la energía solar distribuida al sector eléctrico del país. Recientemente, la Administración de Información Energética ha comenzado a estimar esa contribución. [48] [2] Antes de 2008, la mayor parte de la energía eléctrica generada por energía solar provenía de sistemas térmicos, sin embargo, en 2011 la energía fotovoltaica había superado a la térmica.
A finales de 2022, Estados Unidos tenía 70,6 gigavatios (GW) de capacidad fotovoltaica instalada a escala de servicios públicos. [2] Estados Unidos tiene algunas de las granjas solares más grandes del mundo. Mount Signal Solar había instalado más de 600 MW en 2018 y tendrá 800 MW de capacidad una vez finalizado. Solar Star es una granja de 579 megavatios (MW AC ) cerca de Rosamond, California . Completada en junio de 2015, utiliza 1,7 millones de paneles solares, repartidos en 13 kilómetros cuadrados (5,0 millas cuadradas). [49] [50] [51] La granja solar Desert Sunlight es una planta de energía solar de 550 MW en el condado de Riverside, California , que utiliza módulos solares fotovoltaicos de película fina fabricados por First Solar . [52] La granja solar Topaz es una planta de energía fotovoltaica de 550 MW, en el condado de San Luis Obispo, California . [53] El Proyecto de Energía Solar Blythe es una estación fotovoltaica de 485 MW planificada para el condado de Riverside, California .
Muchas escuelas y empresas tienen paneles solares fotovoltaicos integrados en sus techos. La mayoría de ellos están conectados a la red y utilizan leyes de medición neta para permitir el uso por la noche de la electricidad generada durante el día. Nueva Jersey es el país con la ley de medición neta menos restrictiva, mientras que California es el país con mayor número de hogares que tienen paneles solares instalados. Muchos de ellos se instalaron gracias a la iniciativa de un millón de techos solares. [54]
California decidió que no estaba avanzando lo suficientemente rápido en la generación fotovoltaica y en 2008 promulgó una tarifa de alimentación . El estado de Washington tiene una tarifa de alimentación de 15 ¢/kWh que aumenta a 54 ¢/kWh si los componentes se fabrican en el estado. [55] Para 2015, California, Hawái, Arizona y algunos otros estados estaban reduciendo los pagos a los propietarios de energía solar distribuida e instituyendo nuevas tarifas por el uso de la red. Tesla y un puñado de otras empresas estaban promoviendo baterías conectadas a la red doméstica, mientras que algunas compañías eléctricas estaban invirtiendo en almacenamiento de energía de red a escala de servicios públicos , incluidas baterías muy grandes.
A partir del año de datos 2014, la Administración de Información Energética ha estimado la generación solar fotovoltaica distribuida y la capacidad solar fotovoltaica distribuida. [48] Estas estimaciones a escala no comercial indican que Estados Unidos generó la siguiente energía eléctrica adicional a partir de dichos sistemas solares fotovoltaicos distribuidos. [2]
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A finales de 2016, había una capacidad instalada total de 1,76 GW de energía solar térmica en los Estados Unidos. [2] La energía solar térmica es generalmente a escala de servicios públicos. Antes de 2012, en seis estados del suroeste, Arizona, California, Colorado, Nevada, Nuevo México y Utah, la Oficina de Gestión de Tierras de los EE. UU. poseía casi 98 millones de acres (400.000 km2 ) , un área más grande que el estado de Montana, que estaba abierta a propuestas para instalaciones de energía solar. Para agilizar la consideración de las solicitudes, la BLM produjo una Declaración de Impacto Ambiental Programática (PEIS). En octubre de 2012, la BLM retiró el 78% de su tierra del posible desarrollo solar, dejando 19 millones de acres (77.000 km2 ) aún abiertos a solicitudes de instalaciones solares, un área casi tan grande como Carolina del Sur. Del área que quedó abierta a propuestas solares, la BLM ha identificado 285 mil acres en 17 áreas altamente favorables que llama Zonas de Energía Solar. [56] [57] [58]
Las plantas de energía solar térmica diseñadas para generar únicamente energía solar se adaptan bien a las cargas pico del mediodía de verano en áreas prósperas con demandas significativas de refrigeración, como el sudoeste de los Estados Unidos. Mediante el uso de sistemas de almacenamiento de energía térmica, los períodos de funcionamiento de la energía solar térmica pueden incluso extenderse para satisfacer las necesidades de carga base. [59]
Un estudio de 2013 del Laboratorio Nacional de Energías Renovables de Estados Unidos concluyó que las plantas de energía solar a gran escala perturban directamente un promedio de 2,7 a 2,9 acres por gigavatio-hora/año, y utilizan de 3,5 a 3,8 acres por GW-hora/año para todas las instalaciones. Según un estudio de 2009, esta intensidad de uso de la tierra es menor que la de la planta de energía promedio del país que utiliza carbón extraído a cielo abierto. [60] Se debe preservar parte de la tierra en la parte oriental del desierto de Mojave, pero la industria solar está más interesada en áreas del desierto occidental, "donde el sol quema más y hay un acceso más fácil a las líneas de transmisión". [61]
Algunas de las mayores plantas de energía solar térmica de Estados Unidos se encuentran en el suroeste del país, especialmente en el desierto de Mojave . Solar Energy Generating Systems (SEGS) es el nombre que se le da a nueve plantas de energía solar en el desierto de Mojave puestas en servicio entre 1984 y 1991. [8] La instalación utiliza tecnología solar térmica de canal parabólico junto con gas natural para generar electricidad. La instalación tiene un total de 400.000 espejos y cubre 1.000 acres (4 km 2 ). Las plantas tienen una capacidad de generación total de 354 MW. [8]
Nevada Solar One genera 64 MW de energía y está en Boulder City , Nevada , y fue construida por el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) , el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) y Solargenix Energy. Nevada Solar One comenzó a producir electricidad en junio de 2007. Nevada Solar One utiliza colectores parabólicos como concentradores solares térmicos , calentando tubos de líquido que actúan como receptores solares. Estos receptores solares son tubos especialmente recubiertos hechos de vidrio y acero. Aproximadamente 19.300 de estos tubos de 4 metros de largo se utilizan en la planta de energía recién construida. Nevada Solar One también utiliza una tecnología que recoge calor adicional al colocarlo en sales fundidas que cambian de fase. Esta energía luego se puede extraer por la noche. [62]
La instalación de energía solar Ivanpah es una instalación de energía solar de 392 megavatios (MW) que se encuentra en el sureste de California. [63] La instalación se inauguró formalmente el 13 de febrero de 2014. [64] La estación generadora Solana es una planta de energía solar de 280 MW que se encuentra cerca de Gila Bend , Arizona , a unas 70 millas (110 km) al suroeste de Phoenix . El proyecto solar Mojave de 250 MW se encuentra cerca de Barstow, California . El proyecto de energía solar Crescent Dunes es un proyecto de energía solar térmica de 110 megavatios (MW) cerca de Tonopah , a unas 190 millas (310 km) al noroeste de Las Vegas . [65]
Estados Unidos es el líder mundial en capacidad en línea y generación de electricidad a partir de energía geotérmica. [66] Según los datos de energía estatales de 2022, la energía geotérmica proporcionó aproximadamente 16 teravatios-hora (TWh) de electricidad, o el 0,37% de la electricidad total consumida en el país. En mayo de 2007, se generó energía eléctrica geotérmica en cinco estados: Alaska, California, Hawái, Nevada y Utah. Según el informe reciente de la Asociación de Energía Geotérmica , en mayo de 2007 había 75 nuevos proyectos de energía geotérmica en marcha en 12 estados. Esto supone un aumento de 14 proyectos en otros tres estados en comparación con una encuesta realizada en noviembre de 2006. [66]
El catalizador más importante de la nueva actividad industrial es la Ley de Política Energética de 2005. Esta ley hizo que las nuevas plantas geotérmicas pudieran beneficiarse del crédito fiscal federal a la producción, que anteriormente sólo estaba disponible para proyectos de energía eólica. También autorizó y dirigió un aumento de la financiación para la investigación por parte del Departamento de Energía y dio a la Oficina de Gestión de Tierras una nueva orientación jurídica y una financiación segura para abordar su acumulación de arrendamientos y permisos geotérmicos. [66]
En 2022, la biomasa generó 51,847 teravatios-hora (TWh) de electricidad, o el 1,21% de la producción total de electricidad del país. La biomasa fue la mayor fuente de energía primaria renovable en los EE. UU. y la cuarta fuente renovable de energía eléctrica en el país, después de la energía eólica, la hidroeléctrica y la solar. [2]
Los datos de generación eléctrica con biomasa combinan dos categorías básicas:
La energía undimotriz se está desarrollando en varios lugares de las costas este y oeste de Estados Unidos, así como en Hawái. Ha superado la fase de investigación y está produciendo energía fiable. Hasta ahora se ha utilizado en situaciones en las que otras formas de producción de energía no son económicamente viables y, por lo tanto, la producción de energía es actualmente modesta. Pero se prevé que se pongan en funcionamiento importantes instalaciones en los próximos años. [ cita requerida ]
En 2006, el Departamento de Energía de Estados Unidos afirmó que más de 1,5 millones de hogares y empresas utilizaban sistemas de calentamiento solar de agua en Estados Unidos, lo que representa una capacidad de generación de energía térmica de más de 1.000 megavatios (MW). Predijo que era probable que se instalaran otros 400 MW en los próximos 3 a 5 años.
Suponiendo que el 40 por ciento de las viviendas existentes en Estados Unidos tienen acceso adecuado a la luz solar, se podrían instalar 29 millones de calentadores de agua solares. [68]
Los calentadores de agua solares pueden funcionar en cualquier clima. El rendimiento varía según la cantidad de energía solar disponible en el lugar, así como lo fría que esté el agua que ingresa al sistema. Cuanto más fría esté el agua, más eficientemente funcionará el sistema. [68]
Los calentadores de agua solares reducen la necesidad de calentar agua de manera convencional en aproximadamente dos tercios y amortizan su instalación en un plazo de cuatro a ocho años gracias al ahorro en electricidad o gas natural. En comparación con los que tienen calentadores de agua eléctricos, los propietarios de viviendas de Florida que tienen calentadores de agua solares ahorran entre un 50 y un 85 por ciento en sus facturas de calentamiento de agua, según el Centro de Energía Solar de Florida. [68]
Muchos de los automóviles que se han vendido en Estados Unidos desde 2001 pueden funcionar con mezclas de hasta un 15 % de etanol . [69] Los automóviles más antiguos de Estados Unidos pueden funcionar con mezclas de hasta un 10 % de etanol . Los fabricantes de vehículos de motor ya producen vehículos diseñados para funcionar con mezclas de etanol mucho más altas. Ford , DaimlerChrysler y GM se encuentran entre las empresas automovilísticas que venden automóviles, camiones y minivans de "combustible flexible" que pueden utilizar mezclas de gasolina y etanol que van desde gasolina pura hasta un 85 % de etanol (E85). A mediados de 2006, había aproximadamente 6 millones de vehículos compatibles con E85 en circulación. [70]
El noventa y cinco por ciento de la gasolina vendida en los EE. UU. (2016) se mezcla con un 10 % de etanol. [71] Sin embargo, existen desafíos para pasar a mezclas más altas. Los vehículos de combustible flexible están ayudando en esta transición porque permiten a los conductores elegir diferentes combustibles según el precio y la disponibilidad. La Ley de Independencia y Seguridad Energética de 2007 , que exige que se utilicen 15,2 mil millones de galones estadounidenses (58 000 000 m 3 ) de biocombustibles anualmente para 2012, también ayudará a expandir el mercado. [70] En 2015, el USDA comenzó a ofrecer subvenciones para ayudar a los minoristas de gasolina a instalar bombas mezcladoras para dispensar mezclas de etanol de nivel medio. [72]
Las industrias en expansión 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 sólo en 2005, lo que aumentó los ingresos de los hogares en 5.700 millones de dólares. También aportó unos 3.500 millones de dólares en ingresos fiscales a nivel local, estatal y federal. [70] Por otra parte, en 2010, la industria de los biocombustibles recibió 6.640 millones de dólares en apoyo del gobierno federal. [73]
Existen numerosas organizaciones dentro de los sectores académico, federal y comercial que realizan investigaciones avanzadas a gran escala en el campo de la energía renovable. Esta investigación abarca varias áreas de enfoque en todo el espectro de la energía renovable. La mayor parte de la investigación está dirigida a mejorar la eficiencia y aumentar los rendimientos energéticos generales. [74] Varias organizaciones de investigación apoyadas por el gobierno federal se han centrado en la energía renovable en los últimos años. Dos de los más destacados de estos laboratorios son Sandia National Laboratories (SNL) y el National Renewable Energy Laboratory (NREL), ambos financiados por el Departamento de Energía de los Estados Unidos y apoyados por varios socios corporativos. [75] Sandia tiene un presupuesto total de $2.4 mil millones [76] mientras que NREL tiene un presupuesto de $375 millones. [77]
Tanto el SNL como el NREL han financiado fuertemente sus programas de investigación solar. BP también invirtió fuertemente en programas de investigación solar hasta 2008, cuando la compañía comenzó a reducir sus operaciones solares. [78] La compañía finalmente cerró su negocio solar de cuarenta años después de que los ejecutivos decidieran que la producción de energía solar no era económicamente competitiva. [78] El programa solar del NREL tiene un presupuesto de alrededor de $75 millones [79] y desarrolla proyectos de investigación en las áreas de tecnología fotovoltaica (PV), energía solar térmica y radiación solar. [80] El presupuesto para la división solar de Sandia es desconocido, sin embargo representa un porcentaje significativo del presupuesto de $2.4 mil millones del laboratorio. [81]
En los últimos años, varios programas académicos se han centrado en la investigación solar. El Centro de Investigación de Energía Solar (SERC) de la Universidad de Carolina del Norte (UNC) tiene como único objetivo desarrollar tecnología solar rentable. En 2008, investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) desarrollaron un método para almacenar energía solar utilizándola para producir combustible de hidrógeno a partir del agua. [82] Dicha investigación tiene como objetivo abordar el obstáculo al que se enfrenta el desarrollo solar de almacenar energía para su uso durante las horas nocturnas cuando el sol no brilla. En febrero de 2012, Semprius Inc., con sede en Carolina del Norte, una empresa de desarrollo solar respaldada por la corporación alemana Siemens , anunció que había desarrollado el panel solar más eficiente del mundo. La empresa afirma que el prototipo convierte el 33,9% de la luz solar que lo golpea en electricidad, más del doble de la tasa de conversión de gama alta anterior. [83]
La investigación sobre energía eólica se remonta a varias décadas atrás, a la década de 1970, cuando la NASA desarrolló un modelo analítico para predecir la generación de energía de las turbinas eólicas durante vientos fuertes. [84] Hoy en día, tanto el SNL como el NREL tienen programas dedicados a la investigación eólica. El laboratorio de Sandia se centra en el avance de los materiales, la aerodinámica y los sensores. [85] Los proyectos eólicos del NREL se centran en mejorar la producción de energía de las plantas eólicas, reducir sus costos de capital y hacer que la energía eólica sea más rentable en general. [86] El Laboratorio de Campo para la Energía Eólica Optimizada (FLOWE) en Caltech se estableció para investigar enfoques renovables para las prácticas de tecnología de cultivo de energía eólica que tienen el potencial de reducir el costo, el tamaño y el impacto ambiental de la producción de energía eólica. [87]
Como fuente principal de biocombustibles en América del Norte, muchas organizaciones están realizando investigaciones en el área de producción de etanol . A nivel federal, el USDA lleva a cabo una gran cantidad de investigaciones sobre la producción de etanol en los Estados Unidos. Gran parte de esta investigación está dirigida al efecto de la producción de etanol en los mercados alimentarios nacionales. [88] El Laboratorio Nacional de Energía Renovable ha llevado a cabo varios proyectos de investigación sobre etanol, principalmente en el área del etanol celulósico . [89] El etanol celulósico tiene muchos beneficios sobre el etanol tradicional basado en maíz. No elimina ni entra en conflicto directo con el suministro de alimentos porque se produce a partir de madera, pastos o partes no comestibles de plantas. [90] Algunos estudios han demostrado que el etanol celulósico es más rentable y económicamente sostenible que el etanol basado en maíz. [91] Sandia National Laboratories lleva a cabo investigaciones internas sobre etanol celulósico [92] y también es miembro del Joint BioEnergy Institute (JBEI), un instituto de investigación fundado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos con el objetivo de desarrollar biocombustibles celulósicos. [93]
Se han gastado más de mil millones de dólares de dinero federal en la investigación y el desarrollo del combustible de hidrógeno en los Estados Unidos. [94] Tanto el NREL [95] como el SNL [96] tienen departamentos dedicados a la investigación del hidrógeno.
El hidrógeno blanco podría encontrarse o producirse en el sistema del Rift centrocontinental a gran escala para una economía de hidrógeno renovable . Se podría bombear agua hasta rocas calientes ricas en hierro para producir hidrógeno y extraerlo. [97] [98]
Es difícil hacer estimaciones precisas sobre la creación de empleo como resultado de una mayor dependencia de la energía renovable en los Estados Unidos debido a los desarrollos tecnológicos imprevistos, la incertidumbre en torno a los futuros niveles de importación y exportación de tecnología de energía renovable de los Estados Unidos y la ambigüedad con respecto a los efectos indirectos e inducidos sobre el empleo . Dicho esto, es muy probable que los Estados Unidos experimenten un aumento neto del empleo en el sector energético como resultado de una transición hacia la energía renovable . [99] [100] [101]
Un estudio realizado por Wei, Patadia y Kammen sobre la eficiencia energética renovable en los Estados Unidos encontró que el sector de la energía renovable genera significativamente más empleos que el sector de los combustibles fósiles en función de la unidad de energía suministrada. [101] [102] [103] Las energías renovables que tienen las proporciones más altas de empleo por unidad de energía generada son la solar y la eólica; esto probablemente se debe a sus componentes de instalación. [101] Aunque el empleo neto variaría según la ubicación dentro de los EE. UU., por ejemplo, el empleo neto de Virginia Occidental se vería más negativamente afectado que el de California debido a la industria minera del carbón de Virginia Occidental, en total, se proyecta que el empleo neto en el sector energético dentro de los EE. UU. aumentará considerablemente. [101] El aumento del empleo directo, así como el aumento de la infraestructura de energía renovable, naturalmente conduciría también a empleos indirectos e inducidos adicionales.
Las investigaciones realizadas en países de la Unión Europea han confirmado esta noción positiva de empleo neto. ¿Hacia una economía de energía verde? En un estudio realizado por Markandya et al., que siguió los efectos de las tecnologías de bajo consumo de carbono en el empleo en la Unión Europea, se utilizó un modelo de insumo-producto multirregional junto con la Base de Datos Insumo-Producto Mundial para analizar los datos de 1995 a 2009 en busca de impactos netos en el empleo. [100] Se consideraron específicamente estos años porque la estructura energética de la Unión Europea estaba cambiando significativamente hacia el gas y otras formas de energía renovable durante ese período. Aunque los efectos específicos de cada país variaron, se encontró que en total se crearon 530.000 puestos de trabajo a partir de la transición durante este período. [100]
Otro estudio realizado en Alemania por Lehr, Lutz y Edler utilizó el modelo PANTA RHEI para evaluar la situación energética alemana teniendo en cuenta los impactos positivos y negativos de las energías renovables. [101] El modelo consideró diferentes supuestos para los precios de los combustibles fósiles, las instalaciones nacionales, el comercio internacional y las exportaciones alemanas a los mercados mundiales de energía renovable en desarrollo. En casi todos los escenarios, se exhibieron efectos netos positivos en el empleo. [101]
Según una encuesta de CBS News de 2019 a 2143 residentes de Estados Unidos, el 42 % de los adultos estadounidenses menores de 45 años pensaba que Estados Unidos podría hacer una transición realista a un uso de energía 100 % renovable para 2050, mientras que el 29 % consideraba que no era realista y el 29 % no estaba seguro. Esas cifras para los estadounidenses de mayor edad son el 34 %, el 40 % y el 25 %, respectivamente. Las diferencias de opinión podrían deberse a la educación, ya que es más probable que a los estadounidenses más jóvenes se les haya enseñado sobre el cambio climático en las escuelas que a sus mayores. [105]
La Ley de Política Energética de 2005 exige que todas las empresas eléctricas públicas faciliten la medición neta . [106] Esto permite que los hogares y las empresas que realizan generación distribuida paguen únicamente el costo neto de la electricidad de la red: la electricidad utilizada menos la electricidad producida localmente y devuelta a la red. En el caso de las fuentes de energía renovables intermitentes, esto utiliza efectivamente la red como una batería para suavizar las pausas y llenar los vacíos de producción.
Algunas jurisdicciones van un paso más allá y han instituido tarifas de alimentación , que permiten a cualquier cliente de energía ganar dinero produciendo más energía renovable de la que se consume localmente.
Entre 2006 y 2014, los hogares estadounidenses recibieron más de 18.000 millones de dólares en créditos fiscales federales a la renta para acondicionar sus viviendas, instalar paneles solares, comprar vehículos híbridos y eléctricos y otras inversiones en "energía limpia". Estos gastos fiscales se destinaron predominantemente a los estadounidenses de mayores ingresos. Los tres quintiles de ingresos más bajos recibieron alrededor del 10% de todos los créditos, mientras que el quintil de ingresos más altos recibió alrededor del 60%. El más extremo es el programa destinado a los vehículos eléctricos, en el que el quintil de ingresos más altos recibió alrededor del 90% de todos los créditos. Los mecanismos de mercado tienen efectos distributivos menos sesgados. [107]
La Ley de Recuperación y Reinversión Estadounidense de 2009 incluyó más de 70 mil millones de dólares en gastos directos 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 Estados Unidos para iniciativas de energía renovable , transporte avanzado y conservación de energía . Se esperaba que estas nuevas iniciativas alentaran a muchas más empresas de servicios públicos a fortalecer sus programas de energía limpia. [108] Si bien el Departamento de Energía ha sido criticado por proporcionar garantías de préstamos a Solyndra, [109] su iniciativa SunShot ha financiado empresas exitosas como EnergySage [110] y Zep Solar . [111]
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, afirmando 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. [12]
Algunas instalaciones de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos utilizan energía renovable para todo o parte de su suministro en las siguientes instalaciones. [112]
Las tecnologías energéticas reciben subsidios gubernamentales. En 2016, los subsidios y apoyos específicos del gobierno federal para energías renovables, combustibles fósiles y energía nuclear fueron de $6,682 millones, $489 millones y $365 millones, respectivamente. [113] Todos los estados de EE. UU., salvo unos pocos, tienen ahora incentivos establecidos para promover la energía renovable, mientras que más de una docena han promulgado nuevas leyes de energía renovable en los últimos años. [ ¿cuándo? ] [28] La energía renovable sufrió un revés político en los Estados Unidos en septiembre de 2011 con la quiebra de Solyndra , una empresa que había recibido una garantía de préstamo federal de $535 millones. [114] [115]
En mayo de 2024, la administración Biden duplicó los aranceles sobre las células solares importadas de China y más que triplicó los aranceles sobre las baterías de iones de litio para vehículos eléctricos importadas de China. [116] Los aumentos arancelarios se implementarán gradualmente durante un período de tres años. [116]
La medición neta es una política que muchos estados de los Estados Unidos han diseñado para ayudar a la adopción de energía renovable. La medición neta fue una forma de permitir que la energía solar y eólica proporcionaran electricidad siempre que estuviera disponible y permitieran el uso de esa electricidad cuando fuera necesaria, comenzando con las empresas de servicios públicos de Idaho en 1980 y en Arizona en 1981. [117] En 1983, Minnesota aprobó la primera ley estatal de medición neta. [118] A marzo de 2015, 44 estados y Washington, DC han desarrollado reglas obligatorias de medición neta para al menos algunas empresas de servicios públicos. [119] Sin embargo, aunque las reglas de los estados son claras, pocas empresas de servicios públicos realmente compensan con tarifas minoristas completas. [120]
Las políticas de medición neta son determinadas por los estados, que han establecido políticas que varían en una serie de dimensiones clave. La Ley de Política Energética de 2005 requirió que los reguladores de electricidad estatales "consideraran" (pero no necesariamente implementaran) reglas que obligaran a las empresas eléctricas públicas a poner la medición neta a disposición de sus clientes cuando la solicitaran. [121] Se han propuesto varios proyectos de ley para instituir un límite estándar federal para la medición neta. Van desde HR 729, que establece un límite de medición neta del 2% de la demanda máxima agregada prevista de los clientes, hasta HR 1945, que no tiene un límite agregado, pero limita a los usuarios residenciales a 10 kW, un límite bajo en comparación con muchos estados, como Nuevo México, con un límite de 80.000 kW, o estados como Arizona, Colorado, Nueva Jersey y Ohio, que limitan como un porcentaje de la carga. [122]En febrero de 2011, el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) lanzó su Iniciativa SunShot , un esfuerzo nacional colaborativo para reducir el costo total de los sistemas de energía solar fotovoltaica en un 75% para 2020. [123] Alcanzar este objetivo haría que la energía solar no subsidiada fuera competitiva en costos con otras formas de electricidad y obtendría paridad de red . [124] La iniciativa SunShot incluyó un programa de innovación de colaboración colectiva ejecutado en asociación con Topcoder , durante el cual se desarrollaron 17 soluciones diferentes de aplicación de energía solar en 60 días. [125] En 2011, el precio era de $4/W, y el objetivo de SunShot de $1/W para 2020 se alcanzó en 2017. [126]
Wind Powering America (WPA) es otra iniciativa del Departamento de Energía que busca aumentar el uso de la energía eólica. WPA colabora con las partes interesadas estatales y regionales, incluidos agricultores, ganaderos, nativos americanos, cooperativas eléctricas rurales, empresas de servicios públicos propiedad de los consumidores y escuelas. [ cita requerida ]
La WPA se ha centrado en los estados con un gran potencial de generación de energía eólica pero con pocos proyectos operativos. La WPA proporciona información sobre los desafíos, los beneficios y los impactos de la implementación de la tecnología eólica.
La Iniciativa Solar América (SAI) [127] es parte de la Iniciativa Federal de Energía Avanzada para acelerar el desarrollo de materiales fotovoltaicos avanzados con el objetivo de hacerlos competitivos en costos con otras formas de electricidad renovable para el año 2015.
El Programa de Tecnología de Energía Solar (SETP) del DOE tenía como objetivo alcanzar los objetivos del SAI a través de asociaciones y alianzas estratégicas centrándose principalmente en cuatro áreas:
Como parte del Programa de un Millón de Techos Solares del ex gobernador Arnold Schwarzenegger , California se fijó el objetivo de crear 3.000 megavatios de electricidad nueva producida con energía solar para 2017, con una financiación de 2.800 millones de dólares. [128]
La Iniciativa Solar de California ofrece incentivos en efectivo para sistemas fotovoltaicos solares de hasta 2,50 dólares por vatio. Estos incentivos, combinados con incentivos fiscales federales, pueden cubrir hasta el 50% del costo total de un sistema de paneles solares. [128] En algunos otros estados de EE. UU. existen incentivos financieros para apoyar la energía renovable. [129]
La EPA nombró a los 20 socios principales de su Green Power Partnership que generan su propia energía renovable in situ. En conjunto, generan más de 736 millones de kilovatios-hora de energía renovable in situ cada año, suficiente para abastecer a más de 61.000 hogares estadounidenses promedio. [130]
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Una norma de cartera de energía renovable se refiere a una legislación que crea un mercado de certificados de electricidad renovable o verde comercializables. Los distribuidores de electricidad o los compradores mayoristas de electricidad deben obtener un porcentaje específico de su electricidad (cartera) de fuentes de generación renovables. Las entidades responsables que no alcancen su cuota pueden comprar certificados a proveedores acreditados que hayan generado electricidad renovable y obtenido y registrado certificados para vender en ese mercado.
Para febrero de 2024, al menos el 15% de los condados de Estados Unidos habían impuesto prohibiciones u otras restricciones para impedir la construcción de proyectos eólicos y solares. [131]
El Consejo Americano de Energías Renovables (ACORE, por sus siglas en inglés) es una organización sin fines de lucro con sede en Washington, D.C. Fue fundada en 2001 como un foro unificador para incorporar la energía renovable a la economía y el estilo de vida de los Estados Unidos. En 2010, ACORE tenía más de 700 organizaciones miembro. [132] En 2007, ACORE publicó Outlook On Renewable Energy In America , un informe de dos volúmenes sobre el futuro de la energía renovable en los Estados Unidos. [133] Se ha dicho que este informe expone una "nueva realidad para la energía renovable en los Estados Unidos". [134]
El Instituto de Estudios Ambientales y Energéticos (EESI) es una organización sin fines de lucro que promueve sociedades ambientalmente sustentables . Fundado en 1984 por un grupo de miembros del Congreso , el EESI busca ser un catalizador que aleje a la sociedad de los combustibles fósiles dañinos para el medio ambiente y la lleve hacia un futuro de energía limpia. El EESI presenta soluciones de políticas que darán como resultado una disminución del calentamiento global y la contaminación del aire ; mejoras en la salud pública, la seguridad energética y las oportunidades de desarrollo económico rural; un mayor uso de fuentes de energía renovables y una mayor eficiencia energética .
Una parte importante de la misión del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) es la transferencia de las tecnologías desarrolladas por el NREL a los mercados de energías renovables. La Oficina de Transferencia de Tecnología del NREL apoya a los científicos e ingenieros del laboratorio en la aplicación exitosa y práctica de su experiencia y las tecnologías que desarrollan. El personal y las instalaciones de I+D son reconocidos y valorados por la industria, como lo demuestran los numerosos proyectos de investigación colaborativos y tecnologías autorizadas con socios públicos y privados. Las tecnologías innovadoras del NREL también han sido reconocidas con 39 premios R&D 100.
El Rocky Mountain Institute (RMI) es una organización dedicada a la investigación, publicación, consultoría y docencia en el campo general de la sostenibilidad , con un enfoque especial en innovaciones rentables para la eficiencia energética y de los recursos. El RMI tiene su sede en Snowmass, Colorado , y también mantiene oficinas en Boulder, Colorado . RMI es el editor del libro Winning the Oil Endgame .
Los esfuerzos comunitarios en materia de energía renovable incorporan llamados a la democracia energética para que la responsabilidad de los procesos de planificación e implementación de un proyecto de energía renovable se coloque dentro de una comunidad. [135] Se espera que los proyectos de energía renovable basados en la comunidad tengan una amplia gama de impactos sociales positivos además de la disminución del uso de combustibles fósiles, como “la aceptación de los desarrollos de energía renovable; el conocimiento de las tecnologías y los problemas de la energía renovable y sostenible; la adopción de tecnologías bajas en carbono; y un comportamiento sostenible y proambiental”. [136] Sin embargo, en una encuesta realizada dentro de una comunidad sobre proyectos de energía renovable comunitarios, los resultados mostraron que si bien había un amplio apoyo para la implementación, había bajos niveles de deseo de participación personal, lo que significa que muchas personas se abstenían de actuar potencialmente como líderes del proyecto. [136] A menudo, el grado de propiedad se debate dentro del proceso de planificación. [137]
Los proyectos comunitarios de energía renovable priorizan la participación de las comunidades de usuarios finales, desafiando las estructuras de poder tradicionales de los proyectos de energía renovable. Los proyectos comunitarios de energía renovable, y la gran cantidad de impactos sociales positivos que suelen asociarse con ellos, sólo tienen éxito si cuentan con apoyo institucional. [136] Scholarships destaca la prevalencia del apoyo institucional en la UE y el Reino Unido para la energía renovable comunitaria y, como era de esperar, hay muchos más proyectos exitosos en Europa que en los Estados Unidos. [138]
La literatura existente muestra una clara falta de apoyo institucional a los proyectos de energía renovable basados en la comunidad en los Estados Unidos. Sin embargo, las inversiones basadas en el mercado en campos como los proyectos solares y eólicos basados en la comunidad son evidentes en los Estados Unidos. El sector privado ha aumentado especialmente el interés en los proyectos de energía solar comunitaria en los últimos años. [139] Los diferentes enfoques de los proyectos de energía renovable basados en la comunidad a nivel mundial pueden atribuirse a las diferencias dentro de los estados de bienestar liberales de Europa en comparación con los Estados Unidos.
Estados Unidos tiene potencial para instalar 11 teravatios (TW) de energía eólica terrestre y 4 TW de energía eólica marina, capaces de generar más de 47.000 TWh. El potencial de energía solar concentrada en el suroeste se estima en 10 a 20 TW, capaces de generar más de 10.000 TWh. [140]
Un informe de 2012 del Laboratorio Nacional de Energía Renovable evalúa los recursos energéticos potenciales de cada estado de los Estados Unidos. [141] [142]
Nota: El uso total se infla para crear una equivalencia de petróleo.
International:
General:
Fuente de los datos: Administración de Información Energética de EE. UU.,
Monthly Energy Review,
Apéndice D.1 y Tablas 1.3 y 10.1, abril de 2022, datos preliminares de 2021. / La madera incluye madera y desechos de madera; las energías renovables incluyen biocombustibles, energía geotérmica, solar y eólica.
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Este artículo incorpora material de dominio público de Intervenciones financieras federales directas y subsidios en energía en el año fiscal 2016. Departamento de Energía de los Estados Unidos .