Materials Used in U.S. Wind Energy Technologies: Quantities and Availability for Two Future Scenarios

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La energía eólica es una de las fuentes de energía renovable de más rápido crecimiento. Los objetivos de descarbonización de la administración Biden (es decir, electricidad libre de contaminación por carbono para 2035 y economía neta cero para 2050) requerirán al menos triplicar la tasa de despliegue de energía eólica en Estados Unidos desde los niveles medios actuales de 10 gigavatios/año (Departamento de Estado de Estados Unidos y Oficina Ejecutiva del Presidente de Estados Unidos 2021). El mayor despliegue de tecnologías de energía eólica influirá en la demanda de materias primas y procesadas que se requieren para fabricar y operar las plantas de energía eólica y, por lo tanto, podría afectar al uso de recursos nacionales y a la disponibilidad de materiales físicos, incluidos los materiales críticos. En investigaciones anteriores se han realizado evaluaciones intertecnológicas de las necesidades de materiales críticos para las tecnologías de energías renovables en el marco de futuros energéticos limpios y con bajas emisiones de carbono, se han explorado las necesidades de materiales y las limitaciones de la cadena de suministro para tipos específicos de tecnologías de energías limpias, y se ha evaluado cómo el despliegue de estas tecnologías podría influir en la demanda de determinados materiales críticos (por ejemplo, minerales críticos). Sin embargo, ningún estudio ha desarrollado aún estimaciones detalladas de las necesidades de materiales asociadas al despliegue de la energía eólica terrestre y marina en EE.UU. en escenarios de gran despliegue posibles, que serían necesarios para alcanzar los objetivos de descarbonización. En este informe, los autores exploran cómo podrían cambiar las necesidades materiales para la energía eólica bajo dos escenarios de despliegue eólico en Estados Unidos: Políticas Actuales y Alto Despliegue. El escenario de Políticas Actuales representa un nivel de despliegue de energía eólica sin cambios, y el escenario de Alto Despliegue incluye altos niveles de despliegue de energía eólica coherentes con la consecución del objetivo de 100% de electricidad limpia para 2035 y cero emisiones netas en toda la economía para 2050. Se utiliza la Base de Datos de Propiedades de Materiales de Energías Renovables (REMPD) para proyectar la cantidad y los tipos de materiales que serán necesarios para el despliegue de la energía eólica en Estados Unidos en cada escenario desde 2020 hasta 2050.

 

A continuación, se analizan las posibles vulnerabilidades de Estados Unidos relacionadas con la disponibilidad física de materiales y se ofrecen algunas recomendaciones iniciales sobre nuevas tecnologías que podrían mitigar las limitaciones de recursos para las tecnologías de energía eólica. La demanda anual estadounidense de materiales para construir centrales eólicas entre 2020 y 2050 será inferior al 2% de la producción mundial en 2020 para la mayoría de los materiales. Las principales excepciones son la balsa, la fibra de carbono, la fibra de vidrio, el níquel y los elementos de tierras raras disprosio y neodimio. Los resultados muestran que la demanda de balsa y fibra de carbono para la energía eólica estadounidense podría alcanzar o superar los niveles actuales de producción mundial en el escenario de alto despliegue. Además, es probable que exista una demanda continuada de fibra de carbono por parte de otros países y sectores que no se han tenido en cuenta en este estudio. Por tanto, es probable que sea necesario aumentar la producción nacional o extranjera de fibra de carbono para alcanzar los objetivos de descarbonización de Estados Unidos. La producción anual de balsa depende de la cantidad de tierra que pueda dedicarse a su cultivo en regiones climáticas adecuadas. Si la demanda de balsa en aplicaciones de energía eólica empieza a superar la producción, otros materiales como las espumas de polímero podrían sustituirla. La demanda de fibra de vidrio, níquel y elementos de tierras raras para la energía eólica de EE.UU. en el escenario de alto despliegue alcanza su punto máximo de 2038 a 2044 y se aproxima, respectivamente, al 88%, 35% y 50% de la producción mundial de estos materiales en 2020. Aunque estas cantidades están dentro de los niveles de producción actuales, si la producción no aumenta puede haber más competencia por el acceso a estos materiales debido a la aceleración del despliegue de la energía eólica en todo el mundo. Se pueden aplicar múltiples estrategias para garantizar el suministro o limitar la demanda de estos materiales, como diversificar las fuentes de importación para minimizar el riesgo de la cadena de suministro, aumentar la reutilización y el reciclaje, modificar los diseños de los aerogeneradores para reducir la demanda de materiales, sustituirlos por materiales alternativos cuando sea posible y desarrollar fuentes nacionales si existen. Estas estrategias también son pertinentes para los materiales cuya demanda de energía eólica después de 2030 se prevé que represente una parte significativa (más del 20%) de la producción nacional actual.

 

El informe resume la utilización de materiales en las tecnologías de energía eólica en los Estados Unidos, examinando las cantidades disponibles y su disponibilidad en dos escenarios futuros. El estudio analiza críticamente los materiales esenciales para la industria eólica, como el acero, el cobre y los imanes de tierras raras, y evalúa cómo la demanda creciente de energía eólica podría afectar la disponibilidad de estos recursos. Ofrece información valiosa para comprender la sostenibilidad y los desafíos de abastecimiento asociados con el crecimiento continuo de la energía eólica en los Estados Unidos.

Para leer más ingrese a:

https://www.nrel.gov/research/publications.html

https://www.nrel.gov/docs/fy23osti/81483.pdf

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