The role of Rare Earth Elements in the deployment of wind energy in Colombia
DOI:
https://doi.org/10.32685/0120-1425/bol.geol.48.2.2021.552Palabras clave:
Tecnologías de energía renovable, demanda de minerales, mitigación del cambio climático, Disprosio, Neodimio
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Resumen
El despliegue de tecnologías de energía renovable desempeñará un papel crucial en la transición mundial hacia una economía con bajas emisiones de carbono y, en última instancia, en la lucha contra el calentamiento del planeta. Sin embargo, esta transición podría enfrentar problemas importantes porque la mayoría de esas tecnologías dependen del suministro constante de minerales críticos. Colombia, gracias a sus recursos hidrológicos, ha dependido de la energía hidroeléctrica para la generación de electricidad. Sin embargo, el gobierno ha implementado medidas para respaldar el sistema energético en períodos de sequía y, en consecuencia, las plantas de energía basadas en combustibles fósiles han aumentado la cuota de mercado y con ellas las emisiones de CO2. Este estudio evalúa la demanda de minerales de los elementos de tierras raras en Colombia en el período 2020-2050 incorporados en las tecnologías de energía eólica en cuatro escenarios de política climática con el fin de establecer si estas podrían enfrentar cuellos de botella geológicos que, en última instancia, podrían obstaculizar la transición a una economía baja en carbono. Los gigavatios (GW) de las futuras adiciones de capacidad en el sistema energético son convertidos en toneladas de metal utilizando intensidades de uso de metales publicadas y suposiciones de la trayectoria tecnológica de Colombia. Luego, la demanda acumulada de minerales es comparada con las tasas actuales de producción minera y las reservas geológicas para establecer los cuellos de botella geológicos. Los resultados muestran que las reservas no supondrán ninguna amenaza para la transición. Sin embargo, si se compara con las tasas de extracción actuales, la demanda de minerales en 2050 podría ser un problema para la oferta de minerales. Por último, en este estudio se formulan algunas recomendaciones de política que podrían utilizarse para mitigar estas cuestiones, como la sustitución, la mejora de la economía circular y las opciones tecnológicas racionales.
Biografía del autor/a
Carlos Andrés Gallego, Servicio Geológico Colombiano, Dirección de Recursos Minerales, Bogotá, Colombia
Geólogo de la Universidad de Caldas y MBA de la Technische Universität Bergakademie Freiberg, en Alemania. Ha trabajado en la industria de la exploración mineral en Colombia y América Latina, y desde 2020 trabaja en el Servicio Geológico Colombiano en el proyecto Áreas de Interés Mineral.
Referencias bibliográficas
Alonso, E., Sherman, A., Wallington, T., Everson, M., Field, F., Roth, R., & Kirchain, R. (2012). Evaluating Rare Earth Element Availability: A Case with Revolutionary Demand from Clean Technologies. Environmental Science & Technology, 46(6), 3406-3414. https://doi.org/10.1021/es203518d
Arango, S., & Larsen, E. (2010). The environmental paradox in generation: How South America is gradually becoming more dependent on thermal generation. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14(9), 2956-2965. https://doi.org/10.1016/j.rser.2010.07.049
Arrobas, D. L. P., Hund, K. L., Mccormick, M. S., Ningthoujam, J., & Drexhage, J. R. (2017). The Growing Role of Minerals and Metals for a Low Carbon Future. World Bank Group. http://documents.worldbank.org/curated/en/207371500386458722/The-Growing-Role-of-Minerals-and-Metals-for-a-Low-Carbon-Future
Brumme, A. (2011). Critical materials for wind power: The relevance of rare earth elements for wind turbines. Chemnitz University of Technology [Master’s Thesis]. Chemnitz University of Technology.
Calderón, S., Álvarez, A., Loboguerrero, A., Arango, S., Calvin, K., Kober, T., Daenzer, K., & Fisher, K. (2016). Achieving CO2 reductions in Colombia: Effects of carbon taxes and abatement targets. Energy Economics, 56, 575-586. https://doi.org/10.1016/j.eneco.2015.05.010
Churio-Silvera, O., Vanegas, M., & Barros, P. (2018). Status of Non-Conventional Sources of Energy in Colombia: A Look at the Challenges and Opportunities of the Electric Sector. Contemporary Engineering Sciences, 11(44), 2163-2172. https://doi.org/10.12988/ces.2018.85221
Davidsson, S., & Höök, M. (2017). Material requirements and availability for multi-terawatt deployment of Photovoltaics. Energy Policy, 108, 574-582. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2017.06.028
Deetman, S., Pauliuk, S., van Vuuren, D., vand der Voet, E., & Tukker, A. (2018). Scenarios for Demand Growth of Metals in Electricity Generation Technologies, Cars, and Electronic Appliances. Environmental Science & Technology, 52(8), 4950-4959. https://doi.org/10.1021/acs.est.7b05549
DNV GL. (2017). Renewables, power and energy use forecast to 2050. Energy Transition Outlook.
Edsand, H.-E. (2017). Identifying barriers to wind energy diffusion in Colombia: A function analysis of the technological innovation system and the wider context. Technology in Society, 49, 1-15. https://doi.org/10.1016/j.techsoc.2017.01.002
ERECON. (2015). Strenghtening the European rare earths supply chain: Challenges and policy options. European Commission. https://ec.europa.eu/DocsRoom/documents/10882/attachments/1/translations
European Commission. (2015). European Rare Earths Competency Network (ERECON). https://ec.europa.eu/growth/sectors/raw-materials/specific-interest/erecon_en
Gómez, T., & Ribo, D. (2018). Assessing the obstacles to the participation of renewable energy sources in the electricity market of Colombia. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 90, 131-141. https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.03.015
Grandell, L., Lehtila, A., Kivinen, M., Koljonen, T., & Kihlman, S. (2016). Role of critical metals in the future markets of clean energy technologies. Renewable Energy, 95, 53-62. https://doi.org/10.1016/j.renene.2016.03.102
Habib, K., & Wenzel, H. (2014). Exploring rare earths supply constraints for the emerging clean energy technologies and the role of recycling. Journal of Cleaner Production, 84, 348- 359. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.04.035
Haque, N., Hughes, A., Lim, S., & Vernon, C. (2014). Rare Earth Elements: Overview of Mining, Mineralogy, Uses, Sus tainability and Environmental Impact. Resources, 3, 614- 635. https://doi.org/10.3390/resources3040614
Hayes, S., & McCullough, E. (2018). Critical minerals: A review of elemental trends in comprehensive criticality studies. Resources Policy, 59, 192-199. https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2018.06.015
International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA). (2015). Integrated Climate Modelling and Capacity Building Project in Latin America (CLIMACAP). Retrieved (29/01/2019) from https://tntcat.iiasa.ac.at/CLIMACAP-LAMPDB/dsd?Action=htmlpage&page=about
Kishita, Y., Nakatsuka, N., & Akamatsu, F. (2017). Scenario analysis for sustainable woody biomass energy businesses: The case study of a Japanese rural community. Journal of Cleaner Production, 142(4), 1471-1485. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.11.161
Kober, T., van der Zwaan, B., & Rösler, H. (2014). Emission certificate trade and costs under regional burden-sharing regimes for a 2°c climate change control target. Climate Change Economics, 5(1), 1-32. https://doi.org/10.1142/S2010007814400016
Koning, A., Kleijn, R., Huppes, G., Sprecher, B., Engelen, G., & Tukker, A. (2018). Metal supply constraints for a low-carbon economy? Resources, Conservation & Recycling, 129, 202-208. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2017.10.040
Lacal-Arantegui, R. (2015). Materials use in electricity generators in wind turbines e state-of-the-art and future specifications. Journal of Cleaner Production, 87, 275-283. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.09.047
Manberger, A., & Stenqvist, B. (2018). Global metal flows in the renewable energy transition: Exploring the effects of substitutes, technological mix and development. Energy Policy, 119, 226-241. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2018.04.056
Mancheri, N., Sprecher, B., Bailey, G., Ge, J., & Tukker, A. (2019). Effect of Chinese policies on rare earth supply chain resilience. Resources, Conservation & Recycling, 142, 101- 112. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2018.11.017
Martinot, E., Dienst, C., Weilang, L., & Qimin, C. (2007). Renewable Energy Futures: Targets, Scenarios, and Pathways. Annual Review of Environment and Resources, 32, 205-239. https://doi.org/10.1146/annurev.energy.32.080106.133554
McCullough, E., & Nassar, N. (2017). Assessment of critical minerals: updated application of an early-warning screening methodology. Mineral Economics, 30(3), 257-272. https://doi.org/10.1007/s13563-017-0119-6
Ministerio de Energía de Colombia. (2020, October 22). Histórico de Noticias - Ministerio de Energía. Retrieved from https://www.minenergia.gov.co/historico-de-noticias?idNoticia=24243663
Nieves, J., Aristizabal, A., Dyner, I., Báez, O., & Ospina, D. (2019). Energy demand and greenhouse gas emissions analysis in Colombia: A LEAP model application. Energy, 169, 380-397. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.12.051
Pavel, C., Lacal-Arantegui, R., Marmier, A., Schüler, D., Tzimas, E., Buchert, M., Jenseit, W., & Blagoeva, D. (2017). Substitution strategies for reducing the use of rare earths in wind turbines. Resources Policy, 52, 349-357. https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2017.04.010
Radomes, A., & Arango, S. (2015). Renewable energy technology diffusion: an analysis of photovoltaic-system support schemes in Medellín, Colombia. Journal of Cleaner Production, 92, 152-161. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.12.090
Science for Global Insight. (2015). CLIMACAP-LAMP Scenario database. Retrieved (25/11/2018) from https://tntcat.iiasa.ac.at/CLIMACAP-LAMPDB/dsd?Action=htmlpage&page=about#intro
Shen, Y., Moomy, R., & Eggert, R. (2020). China’s public policies toward rare earths, 1975-2018. Mineral Economics, 33, 127-151. https://doi.org/10.1007/s13563-019-00214-2
Task Force on Climate Related Financial Disclosures (TCFD). (2017). The Use of Scenario Analysis in Disclosure of Climate-Related Risks and Opportunities. https://www.tcfdhub.org/scenario-analysis/
Tokimatsu, K., Höök, M., McLellan, B., Wachtmeister, H., Murakami, S., Yasuoka, R., & Nishio, M. (2018). Energy modeling approach to the global energy-mineral nexus: Exploring metal requirements and the well-below 2 °C target with 100 percent renewable energy. Applied Energy, 225, 1158-1175. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.05.047
Tong, W., Langreder, W., Schaffarczyk, A., Voutsinas, S., Cooper, P., & Lewis, C. (2010). Wind Power Generation and Wind Turbine Design (Wei Tong, ed.). WIT Press.
Unidad de Planeación Minero Energética (UPME). (2016). Proyección de la demanda de energía eléctrica y potencia máxima en Colombia. http://www.siel.gov.co/siel/documentos/documentacion/Demanda/UPME_Proyeccion_Demanda_Energia_Electrica_Junio_2016.pdf
