Requerimientos de tierras y emisiones de CO2 asociadas a cambios en los usos de la tierra de la energía solar


La transición energética global requiere sustituir las energías fósiles por energías renovables, dentro de la cuales se espera que la energía solar juegue un papel muy relevante. Debido a la abundancia de irradiancia solar que llega a la Tierra, el potencial teórico de la energía solar es enorme y además sus costes tecnológicos se han reducido entre 5 y 10 veces en la última década. Sin embargo, estas tecnologías requieren de grandes superficies para captar la luz solar, como muestra la construcción de parques solares del tamaño de ciudades por todo el mundo. Existe por lo tanto una preocupación creciente sobre la sostenibilidad de la energía solar desde la perspectiva del uso de la tierra. La ocupación de tierras genera impactos en varias dimensiones de sostenibilidad: biodiversidad (pérdida y fragmentación del hábitat), mortalidad directa de fauna y flora silvestre o consumo de agua, aunque es necesario un gran detalle geográfico para su evaluación. En este trabajo nos centramos exclusivamente en estimaciones de requerimientos de tierras para la instalación de plantas solares de generación eléctrica -excluyendo redes eléctricas adicionales- en una escala geográfica intermedia (o “meso”) y las emisiones de CO2 asociadas a los cambios de uso de la tierra inducidos por éstas.

El estudio que aquí resumimos y que ha sido publicado hoy en Scientific Reports, una revista científica de acceso abierto de los editores de Nature, cuantifica precisamente estos impactos asociados a la expansión de plantas solares para generación de electricidad y se centra en ciertas regiones identificadas como potencialmente vulnerables en un estudio previo: la Unión Europea (UE), India, Japón y Corea del Sur. En este trabajo, los autores del BC3, el Grupo de Energía, Economía y Dinámica de Sistemas de la Universidad de Valladolid (España) y el Joint Global Change Research Institute (EE. UU.) han desarrollado conjuntamente una metodología novedosa a partir de un modelo que integra el nexo energía-tierra que permite estimar la ocupación del suelo y emisiones asociadas a cambios en los usos de la tierra para diferentes áreas y escenarios de penetración de energía solar en el mix eléctrico.

En primer lugar, los requerimientos de tierras se han estimado para diferentes niveles de penetración solar en el mix eléctrico, teniendo en cuenta diferentes aspectos técnicos y geográficos, como la eficiencia de los paneles solares y la cantidad de energía por unidad de superficie que se podría obtener basándose en datos de plantas actualmente en funcionamiento. Esta estimación tiene en cuenta tambien aspectos relevantes como el potencial en zonas urbanas como cubiertas, etc. (y que, por lo tanto, reduce presión sobre la demanda de tierra) o la cantidad de espacio adicional entre paneles necesario para evitar efectos sombra. Según estos criterios, la cantidad de superficie por TWh de electricidad generada por energía solar estaría en el rango de 19,4 a 29,7 km2/TWh en la UE, de 6,4 a 8,8 km2/TWh en la India y de 12,9 a 17,1 km2/TWh en Japón y Corea del Sur. Para un escenario en el que la energía solar supusiese un 50-55% de la electricidad generada en 2050, esto se traduciría en un 1.3-1.7% de ocupación de territorio con relación a la superficie total en la UE, 0.7-0.9% en India, y 3-3,6% en Japón y Corea del Sur, respectivamente. Es llamativo que estos porcentajes son del mismo orden de magnitud que la superficie actualmente urbanizada en estos países.

Figura: Ocupación del territorio por parques solares respecto del total de cada unidad geográfica estudiada (por AEZ) asumiendo una contribución de la energía solar al mix eléctrico del 50-55% en 2050 en la UE, India y Japón y Corea del Sur.

 

 

Los resultados de este estudio indican que, en las regiones estudiadas, las plantas de energía solar se construirían predominantemente en áreas actualmente dedicadas a a usos comerciales como la agricultura o la silvicultura. Esta ocupación de tierra implica impactos en la cobertura del suelo a nivel local, pero también a través de las dinámicas de competencia por los usos de la tierra se generan impactos indirectos en otros países diferentes a dónde están instaladas las centrales solares. Encontramos que el desplazamiento de tierras comerciales induce la conversión de espacios naturales vírgenes en otras regiones del planeta a fines comerciales para satisfacer la demanda mundial de productos agrícolas y forestales (en una dinámica similar a la ocurrida con los biocombustibles en el pasado).

Los cambios de cobertura del suelo inducidos por la construcción de plantas de energía solar provocan así emisiones derivadas del cambio de uso de la tierra a través de la eliminación directa o indirecta de la vegetación. Sin embargo, la magnitud de estas emisiones depende de varios factores, entre otros el modo de gestión del suelo en los propios parques solares. En un extremo, se puede eliminar toda la vegetación del parque solar y evitar que vuelva a aparecer mediante el uso continuado de herbicidas. En el otro extremo, la tierra previamente cultivada puede convertirse en pasto permitiendo una cierta hibridación entre la energía solar y ciertas actividades ganaderas, lo que fomentaría el secuestro de carbono a largo plazo. Sin embargo, en la mayoría de los países los incentivos para aplicar el segundo método más respetuoso con el medio ambiente son actualmente bajos.

El estudio estima que las emisiones de CO2 por cambios en el uso de la tierra por kWh de electricidad solar generada entre 2020 y 2050 oscilarían entre 5,0 y 53,6 gramos en la UE, -2.7 a 11,7 gramos en India y 3,6 a 35,6 gramos en Japón y Corea del Sur, dependiendo de la gestión de la vegetación en los parques solares, la eficiencia futura de los paneles solares y el nivel de penetración de la solar en el mix eléctrico. Generalmente, una mayor demanda de electricidad solar conducirá a mayores emisiones de cambio de uso de la tierra por kWh, debido al potencial limitado de los espacios en las azoteas y de tierra no utilizable para fines comerciales o con rendimientos muy bajos. En comparación, las emisiones directas relacionadas con la fabricación, el transporte de componentes y la construcción de las plantas solares se estiman actualmente en el rango de 25 a 68 gramos de CO2 por kWh de energía solar en estas regiones (dado que el sistema de producción y transporte actual se basa mayoritariamente en combustibles fósiles).

Los amplios rangos obtenidos muestran la relevancia y potencial de una buena planificación en la localización de las plantas y gestión de la tierra de estas nuevas infraestructuras de generación de energía que permitiría reducir significativamente el impacto que la energía solar tiene en las emisiones de cambio de uso de la tierra. Si bien las estimaciones de este estudio indican que la energía solar generará más emisiones que las que se tienen en cuenta actualmente, es importante señalar que estas emisiones por los cambios de uso de la tierra son pequeñas en relación con otras alternativas renovables como la biomasa, y prácticamente despreciable (<5%) frente a las emisiones de CO2 asociadas a la generación de electricidad de los combustibles fósiles.

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