La generación de electricidad es un proceso intensivo en agua, dado que la mayoría de las centrales requieren agua para hacer girar las turbinas hidroeléctricas o enfriar los generadores termoeléctricos. En América Latina y el Caribe (ALC), aproximadamente la mitad de la generación de electricidad proviene de la energía hidroeléctrica, mientras que la otra mitad proviene de la energía de combustión, incluidos el carbón, el petróleo, el gas y la biomasa. Dado que las sequías hidrológicas limitan predominantemente la capacidad de generación de las centrales hidroeléctricas, las sequías pueden desplazar la generación a las centrales de combustión. Una consecuencia plausiblemente importante pero poco estudiada de este desplazamiento de la generación es el empeoramiento de la calidad del aire local. Los cambios en la calidad del aire son una preocupación de primer orden, dado que la exposición a la contaminación del aire por partículas finas (PM2,5,< 2,5 μm) es perjudicial para la salud humana, y estudios recientes muestran que incluso niveles bajos de exposición conducen a resultados adversos para la salud. Dado que casi 500 millones de personas en ALC residen cerca de una central eléctrica de combustión y que el cambio climático provoca sequías hidrológicas más frecuentes y graves en la región, una cuestión clave es determinar cómo cambia la calidad del aire en respuesta a este cambio en la generación de electricidad. En este trabajo, se llena este vacío cuantificando la relación entre las sequías hidrológicas y el aumento de las concentraciones de PM2,5 alrededor de las centrales eléctricas de combustión en ALC. Se comienza ensamblando un panel a nivel de planta eléctrica de frecuencia mensual que cubre el período 2000 a 2020. El panel proporciona información tanto sobre las concentraciones de PM2,5 en las proximidades de las centrales eléctricas de combustión como sobre las medidas a nivel de mercado del nivel de capacidad de generación hidroeléctrica en situación de estrés hídrico. Estas medidas a nivel de mercado se derivan de medidas granulares de sequía hidrológica a nivel de cuenca. La medida preferida a nivel de mercado es la fracción de capacidad de generación hidroeléctrica afectada por la sequía (FHD). El panel también proporciona información sobre un amplio conjunto de factores meteorológicos, emisiones de incendios forestales, indicadores de la demanda de electricidad y características de las centrales eléctricas. Utilizando este conjunto de datos y métodos de efectos fijos, se estima el exceso de contaminación atmosférica creado por los cambios en la FHD. Las estimaciones tienen una interpretación causal porque, condicionadas por factores meteorológicos, cambios en la demanda de electricidad y tendencias estacionales, las sequías hidrológicas crean un impacto exógeno plausible en la generación de electricidad. Dado que las sequías hidrológicas pueden aumentar las PM2,5 a través de mecanismos alternativos, como el aumento de la probabilidad de incendios forestales, se excluyen las observaciones de meses-planta afectados por incendios forestales. 

El segundo conjunto de resultados pone de relieve que el mecanismo más probable para el aumento documentado de PM2,5 es el cambio en la generación de electricidad de centrales hidroeléctricas a centrales de combustión. En concreto, se muestra un claro gradiente dosis-respuesta con un aumento monotónico de las PM2,5 con la FHD. También apuerta pruebas de dos ejercicios placebo que descartan los incendios forestales y las tormentas de polvo como posibles causas de los resultados. En concreto, se probó y no se encontraron pruebas de que la FHD aumente las PM2,5 en torno a las centrales eléctricas limpias (solares, eólicas y nucleares) o en torno a las centrales combinadas en los años anteriores a su entrada en funcionamiento. También se descarta que los cambios en la demanda de electricidad u otros factores meteorológicos influyan en los resultados controlando estos factores en la especificación. En la especificación principal, se supone que estos efectos son aditivos y lineales. Aun así, el resultado se mantiene incluso después de relajar estos supuestos y utilizar el método de selección postdoble de Belloni para probar especificaciones mucho más flexibles. El patrón de efectos heterogéneos con respecto al tamaño de la central y al tipo de combustible refuerza aún más la idea de que el cambio en la generación hacia centrales eléctricas de combustión es el mecanismo principal. En concreto, se observa que los efectos sobre el exceso de PM2,5 son mayores en las centrales más pequeñas y en las que utilizan petróleo o biomasa, y más moderados en las centrales más grandes y en las que utilizan carbón. Estos resultados son coherentes con la idea de que las centrales más pequeñas son más capaces de responder durante una sequía, dado que tienden a estar refrigeradas por aire, mientras que las centrales más grandes tienden a estar refrigeradas por agua. Otra posible razón por la que el efecto es más atenuado entre las centrales más grandes (principalmente de carbón) es su limitada flexibilidad (es decir, proporcionan generación de carga base). El tercer conjunto de resultados cuantifica el número de vidas perdidas a partir de las estimaciones del exceso de PM2,5 inducido por la sequía, datos demográficos sobre la población ex- puesta y funciones de concentración-respuesta bien establecidas de la literatura que documenta los efectos adversos para la salud de las PM2,5. El cuarto conjunto de resultados proyecta estos costos hacia el futuro, teniendo en cuenta posibles cambios en el clima, la demografía y el sector eléctrico. En concreto, se amplían los cálculos contrafactuales hasta 2059, que corresponde aproximadamente a la vida útil prevista de las centrales eléctricas de combustión en servicio. 

Otra característica importante de estos resultados es que existen diferencias considerables en las tendencias subregionales, por ejemplo, la Región Andina (Colombia, Ecuador y Perú) está a punto de experimentar una disminución de las sequías hidrológicas y, en consecuencia, de su FHD. Este trabajo contribuye a varios ámbitos de la literatura. Más concretamente, amplía el trabajo realizado en Estados Unidos que cuantifica la relación entre sequías hidrológicas, generación de energía y calidad del aire. Específicamente, se demuestra que esta relación también existe en ALC, recupera las primeras estimaciones a nivel regional del exceso de PM2,5 para la región, y ofrece tres perspectivas novedosas sobre esta relación. En primer lugar, proporciona las primeras estimaciones del nexo entre las sequías hidrológicas y el exceso de PM2,5 creado por las centrales eléctricas de combustión que utilizan petróleo y biomasa. También muestra que estas centrales provocan algunos de los mayores descensos de la calidad del aire. Estos resultados son importantes porque las centrales eléctricas de petróleo y biomasa son comunes en los países en vías de desarrollo. En segundo lugar, demuestra que la relación entre sequías hidrológicas y empeoramiento de la calidad del aire puede observarse incluso en sequías de corta duración. Se puede documentar esta respuesta porque se observan pequeñas centrales hidroeléctricas (de más de 1 MW), que a menudo carecen de presas y, en consecuencia, su capacidad de generación se ve afectada de forma más inmediata por las sequías. En tercer lugar, se muestra que las centrales de combustión de pequeña capacidad, comunes en la región y con más probabilidades de estar refrigeradas por aire y menos afectadas por las sequías, provocan aumentos considerables del exceso de PM2,5. El documento se organiza como sigue. La sección 2 describe los datos. La sección 3 presenta la estrategia de identificación y los resultados. La sección 4 proporciona cálculos contrafactuales de las pérdidas creadas por el exceso de PM2,5. La sección 5 presenta proyecciones de pérdidas basadas en nuestros resultados y en modelos climáticos. La sección 6 presenta comprobaciones de robustez. La sección 7 muestra las conclusiones del informe.

El informe destaca cómo las sequías afectan la calidad del aire en la región latinoamericana y caribeña al modificar la generación de energía. La sequía reduce la disponibilidad de agua para las centrales hidroeléctricas, lo que lleva a un aumento en la generación de energía a partir de fuentes térmicas, principalmente carbón y petróleo, que emiten más contaminantes atmosféricos que las hidroeléctricas. Este cambio en la generación de energía ha resultado en un aumento de las emisiones de dióxido de azufre (SO2), óxidos de nitrógeno (NOx) y material particulado fino (PM2.5), contribuyendo así a la mala calidad del aire en la región. La investigación resalta que durante períodos de sequía prolongada, las emisiones de las centrales térmicas pueden incrementarse hasta en un 60% en comparación con años no secos. Esto tiene graves consecuencias para la salud pública, dado que la exposición a estos contaminantes atmosféricos está relacionada con enfermedades respiratorias y cardiovasculares, así como con un mayor riesgo de mortalidad prematura. Además, la contaminación del aire afecta desproporcionadamente a las comunidades más vulnerables, como los niños, los ancianos y las personas con enfermedades crónicas, exacerbando las desigualdades en salud. El informe subraya la importancia de abordar la vulnerabilidad de la región ante las sequías, así como de promover una transición hacia fuentes de energía más limpias y sostenibles. Recomienda políticas que fomenten la diversificación de la matriz energética, la mejora de la eficiencia energética y la adopción de tecnologías más limpias en el sector energético. Asimismo, destaca la necesidad de fortalecer la capacidad de los sistemas de monitoreo y control de la calidad del aire, así como de implementar medidas de adaptación y mitigación para enfrentar los impactos del cambio climático en la región.  

La energía solar comunitaria es cualquier proyecto solar o programa de compra dentro de un área geográfica en la que los beneficios fluyen a múltiples clientes, como particulares, empresas, organizaciones sin ánimo de lucro y otros grupos. Los clientes de energía solar comunitaria suelen suscribirse o ser propietarios de una parte de la energía generada por un conjunto solar y reciben un crédito en la factura eléctrica por la electricidad generada por su parte del sistema solar comunitario. La energía solar comunitaria puede suponer un mayor ahorro para los clientes de electricidad, facilitar el acceso a la energía solar a clientes con ingresos bajos o moderados, generar resiliencia y beneficios para la red, e impulsar el desarrollo de la mano de obra solar, entre otros beneficios. El objetivo de este estudio era identificar la cantidad máxima de capacidad solar comunitaria que es físicamente factible desarrollar y el alcance de los beneficios asociados. El Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) estimó el potencial técnico de la energía solar comunitaria en Estados Unidos en dos regímenes de emplazamiento (acceso limitado y acceso de referencia). Este análisis caracterizó la variabilidad de los impulsores locales de la ubicación de la energía solar comunitaria y proporcionó límites altos y bajos del potencial técnico de la energía solar comunitaria. Para este análisis, se modificaron los regímenes de emplazamiento existentes para la energía solar fotovoltaica (FV) montada en el suelo con el fin de reflejar las limitaciones de emplazamiento de la energía solar comunitaria, incluidos los requisitos de alojamiento virtual, la distancia máxima de interconexión y la inclusión de tipos de paneles FV montados en el suelo y en tejados. Esta combinación de supuestos de disponibilidad de suelo se centró en espacios urbanizables con características que reflejan las instalaciones solares comunitarias existentes y que son incompatibles con los despliegues de tecnología de energía renovable a escala de servicios públicos. Este enfoque da prioridad a la ubicación exclusiva de la energía solar comunitaria. A nivel nacional, se estima que hay 967 gigavatios de corriente alterna (GWAC) de potencial técnico solar comunitario bajo el régimen de Acceso Limitado, lo que equivale a 1,710 teravatios-hora (TWh) de producción anual de energía. Se estima que hay 2.862 GWAC de potencial técnico solar comunitario bajo el régimen de Acceso de Referencia, lo que equivale a 5.921 TWh de producción anual de energía. El área de recursos para sistemas solares comunitarios en tejados (2.776,64 kilómetros cuadrados [km2]) es consistente en todos los regímenes de acceso limitado y acceso de referencia debido a su bajo potencial de conflicto de tierras. El área de recursos para sistemas solares comunitarios sobre suelo oscila entre casi 12.000 y 53.000 km2. Este amplio rango representa entre el 30% y el 126% de la superficie máxima de suelo para sistemas solares terrestres identificada para el escenario de uso del suelo más elevado (Decarb+E). Estas zonas de recursos se suman en gran medida a las zonas de recursos consideradas para las tecnologías de energía renovable a escala de servicios públicos en zonas urbanas y suburbanas donde sólo pueden desplegarse sistemas más pequeños y en terrenos que no son de propiedad federal. 

Sin embargo, estas zonas de recursos compiten con las tecnologías de energías renovables a escala comercial en las zonas rurales con mayores extensiones de terreno urbanizable contiguo en las proximidades de las interconexiones de subestaciones, lo que afecta principalmente a los mayores sistemas fotovoltaicos de montaje en suelo modelados en este estudio. En la práctica, las limitaciones del mercado, económicas y políticas significan que el número real de hogares y empresas potencialmente atendidos por la energía solar comunitaria es mucho menor. El análisis sugiere que la energía solar comunitaria podría crecer teóricamente para servir a todos los clientes residenciales de electricidad que no pueden adoptar la energía solar detrás del contador, incluidos los hogares con ingresos bajos a moderados (LMI). Se ha constatado que el 42% de los hogares y el 44% de las empresas no pueden acceder a la energía solar instalada detrás del contador, una disminución respecto a estimaciones anteriores que representa una menor demanda global de energía solar comunitaria. No toda la capacidad solar comunitaria se encuentra dentro de las mismas comunidades que los suscriptores, en particular para los hogares de alquiler y edificios multifamiliares, pero es accesible a los suscriptores dentro del mismo territorio de servicio de utilidad eléctrica. En este informe, también se exploran los posibles beneficios brutos del despliegue en curso de la energía solar comunitaria. El Departamento de Energía de EE.UU. define la energía solar comunitaria como cualquier proyecto solar o programa de compra, dentro de un área geográfica, en el que los beneficios fluyen a múltiples clientes, como particulares, empresas, organizaciones sin ánimo de lucro y otros grupos. En la mayoría de los casos, los clientes se benefician de la energía generada por paneles solares en un conjunto fuera de las instalaciones. En la mayoría de los casos, los clientes se benefician de la energía generada por los paneles solares de una instalación externa. Los clientes de energía solar comunitaria suelen suscribirse -o, en algunos casos, ser propietarios- de una parte de la energía generada por una instalación solar y reciben un crédito en la factura eléctrica por la electricidad generada por su parte del sistema solar comunitario. La energía solar comunitaria puede ser una gran opción para las personas que no pueden instalar paneles solares en sus tejados porque son inquilinos, no pueden permitirse la energía solar o porque sus tejados o sistemas eléctricos no son adecuados para la energía solar. La energía solar comunitaria es un modelo de negocio que permite a varios clientes de electricidad «suscribirse» a la producción de un conjunto fotovoltaico compartido. Algunas definiciones de la energía solar comunitaria incluyen restricciones geográficas, como el requisito de que los sistemas sirvan a abonados del mismo territorio de servicio público. La energía solar comunitaria está creciendo rápidamente, con una capacidad instalada acumulada en Estados Unidos que ha pasado de alrededor de 1 gigavatio (GWAC) en 2018 a más de 7,045 GWAC a finales de 2023. 

El crecimiento de la energía solar comunitaria se ha visto favorecido en parte por las políticas estatales que facilitan el modelo de negocio de suscripción, es decir, las políticas que permiten a los suscriptores utilizar créditos solares comunitarios contra sus obligaciones de facturas de servicios públicos. La energía solar comunitaria podría ampliar el acceso a la energía solar a los hogares y las empresas que no pueden adoptar la energía solar in situ (por ejemplo, la energía solar en tejados). En trabajos anteriores del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) se llegó a la conclusión de que la energía solar comunitaria podría ser una opción viable para alrededor de la mitad de los hogares y empresas de EE.UU. que se enfrentan a obstáculos importantes para adoptar la energía solar in situ debido a limitaciones en la azotea, problemas de propiedad u otras dificultades. La participación en la energía solar comunitaria suele conllevar unos costos iniciales mínimos o nulos, lo que la convierte en una opción viable para los hogares con un presupuesto limitado. Además, a diferencia de la energía solar para tejados, la energía solar comunitaria no plantea barreras específicas para su adopción por parte de los hogares que alquilan o viven en viviendas multifamiliares. Como resultado, la energía solar comunitaria amplía el acceso a la energía solar a las poblaciones desatendidas por los modelos de negocio convencionales de energía solar in situ. El papel de la energía solar comunitaria en la ampliación del acceso a la energía solar se ve reforzado por un conjunto cada vez mayor de políticas federales y estatales para promover la adopción de la energía solar comunitaria entre los hogares con ingresos bajos a moderados (LMI). El objetivo de este informe es doble: En primer lugar, se estima la capacidad técnica potencial a escala nacional de la energía solar comunitaria en los estados y el Distrito de Columbia. No se incluyeron otros territorios por falta de datos accesibles. En segundo lugar, se exploran las implicaciones de las estimaciones de potencial técnico en términos de beneficios sociales, económicos y técnicos de la energía solar comunitaria, junto con los beneficios estimados de los proyectos que se prevé desplegar a corto plazo. Comenzamos con un breve análisis de los antecedentes de ambos temas.

El informe examina el potencial técnico y los beneficios significativos de la energía solar comunitaria en los Estados Unidos. La energía solar comunitaria permite a los consumidores que no pueden instalar paneles solares en sus propias propiedades beneficiarse de la energía solar al participar en proyectos solares compartidos en la comunidad. El informe destaca que la energía solar comunitaria tiene un gran potencial técnico en los Estados Unidos, especialmente en áreas urbanas y suburbanas con restricciones de espacio o sombreado. Estos proyectos pueden desbloquear una cantidad significativa de capacidad solar que de otro modo no se aprovecharía, lo que contribuiría a la diversificación de la cartera energética del país y a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. Además, el informe señala que la energía solar comunitaria puede ofrecer beneficios significativos más allá de la generación de energía limpia. Por ejemplo, puede reducir la carga en las redes eléctricas al disminuir la demanda de electricidad durante los períodos pico, lo que a su vez puede llevar a la reducción de los costos de electricidad para todos los consumidores. También puede mejorar la resiliencia energética al diversificar las fuentes de energía y aumentar la redundancia en caso de interrupciones del suministro eléctrico. En resumen, el informe destaca que la energía solar comunitaria tiene un gran potencial técnico en los Estados Unidos y puede ofrecer una serie de beneficios significativos, incluida la generación de energía limpia, la reducción de la carga en las redes eléctricas y la mejora de la resiliencia energética. Sin embargo, para aprovechar al máximo estos beneficios, será necesario abordar varios desafíos, como la regulación y la financiación adecuadas, así como la educación y la participación de la comunidad.