Por Energy Insights
El panorama actual de las tecnologías energéticas es notablemente dinámico. Las
innovaciones se extienden por una amplia variedad de países y abarcan tanto
áreas tecnológicas emergentes como consolidadas. Estos avances tienen
implicaciones significativas para la planificación de los sistemas energéticos y, en
última instancia, para la economía global. Ya sean incrementales o disruptivos,
son el fruto del respaldo gubernamental, las expectativas del mercado, la
financiación, el intercambio de conocimientos y el acceso a instalaciones de
investigación y desarrollo. Este progreso es un testimonio del esfuerzo de
innovadores en energía de todo el mundo, posibilitando que los responsables de la
toma de decisiones elijan entre diversas opciones tecnológicas para alcanzar
objetivos estratégicos en todas las partes del sistema energético. Sin embargo, el
progreso tecnológico para enfrentar los desafíos existentes y abrir nuevas
oportunidades industriales depende de ecosistemas de innovación efectivos, los
cuales no deben darse por sentados.
Este artículo se basa en un estudio cualitativo de la Agencia Internacional de
Energía (AIE) cuyo objetivo es informar sobre la agenda global de innovación
energética, en un momento en que esta se convierte cada vez más en el núcleo
de las estrategias de competitividad, seguridad y resiliencia de los países, así
como en sus esfuerzos para combatir el cambio climático. Asimismo, da
seguimiento al primer Foro de Innovación Energética de la AIE, que se celebró en
2024 junto con la Reunión Ministerial de la AIE. El informe abarca todas las fases
de la innovación, hasta la adopción temprana de un nuevo producto en el
mercado.
El gasto en innovación energética aporta beneficios de amplio alcance
En los últimos años, el gasto público y corporativo en I+D energética ha
experimentado un incremento cercano al 6% anual en términos reales. Las cifras
más recientes revelan que, en 2024, el gasto directo del gobierno en I+D
energética a nivel mundial volvió a crecer, superando los 50 mil millones de
dólares estadounidenses en comparación con el año anterior, aunque la tasa de
crecimiento podría haberse desacelerado. Los primeros datos de Estados Unidos
y Canadá en 2024 indican un crecimiento más estable, mientras que Japón y
Noruega mostraron aumentos más significativos.
Aunque no todos los proyectos financiados generarán tecnologías radicalmente
nuevas, los impactos potenciales de este gasto pueden ser de gran alcance.
Estimaciones para Estados Unidos sugieren que la inversión gubernamental en
I+D puede producir retornos económicos sociales en los años siguientes que son
treinta veces mayores que los costos iniciales. En la década de 1980, el gasto
público en I+D energética alcanzó un máximo histórico del 0.1% del PIB en los
países miembros de la AIE, en respuesta a las crisis de seguridad energética. La
mayor parte de este gasto, el 60%, se destinó a la energía nuclear, que creció casi
cuatro veces entre 1980 y 2000 en estos países, ayudando a moderar los
aumentos en la demanda de petróleo y gas importados. Actualmente, estos países
asignan poco más del 0.04% del PIB a I+D energética, con casi el 60% dirigido a
tres áreas: eficiencia energética, nuclear y energías renovables.
Los beneficios de la innovación tecnológica en energía también se reflejan en las
balanzas comerciales. El uso de tecnologías como la perforación horizontal y la
fracturación hidráulica permitió a Estados Unidos reducir sus importaciones de
petróleo y gas natural del 46% en 2000 a exportar alrededor del 10% de su
demanda actual. Asimismo, avances en baterías, vehículos eléctricos (VE) y su
fabricación han reducido en un 8% las importaciones de petróleo de China en
2024 en comparación a que sus vehículos hubieran sido convencionales.
Aproximadamente 200 mil millones de dólares anuales –equivalente a casi el 30%
del valor global de tecnologías como la energía solar fotovoltaica, eólica, VEs,
baterías, electrolizadores y bombas de calor– se comercian internacionalmente,
evidenciando la importancia del comercio en la adopción de estas tecnologías
recientes.
La I+D energética también genera beneficios sociales, incluyendo efectos de
derrame en otros sectores. Por ejemplo, la investigación en baterías recargables
para mejorar la gestión de la variabilidad de la energía renovable llevó a la
invención de las baterías de ion-litio, que hicieron posible los teléfonos
inteligentes. Posteriormente, esta tecnología fue adoptada en el sector energético
para vehículos eléctricos y redes eléctricas. Además, innovaciones en eficiencia
energética en electrodomésticos y sistemas de pago para energía solar fuera de la
red han contribuido a aliviar la pobreza energética y ampliar el acceso a la
energía.
El panorama global de la innovación energética está en evolución
Durante el siglo pasado, Estados Unidos, Japón y Europa lideraron en innovación
tecnológica energética, pero esa dinámica ha cambiado. De acuerdo a la AIE,
recientemente China se ha colocado como el país con el mayor número de
patentes en energía a partir de 2021, superando a Japón y Estados Unidos. En
2022, más del 95% de sus patentes energéticas corresponden a tecnologías de
bajas emisiones. A nivel mundial, entre 2000 y 2022, las patentes relacionadas
con tecnologías de bajas emisiones fueron cuatro veces y media más frecuentes
que las de energía fósil.
Actualmente, gran parte de la innovación se enfoca en tecnologías energéticas
pequeñas y modulares, como baterías y electrolizadores, aunque con diferencias
regionales. En China, aproximadamente la mitad de las patentes y el 90% de su
capital de riesgo se destinan a tecnologías de bajas emisiones fabricadas en
masa, lo que ha consolidado su liderazgo en varias cadenas de suministro. En
Europa, cerca del 50% de las patentes corresponden a tecnologías de menor
escala de bajas emisiones, además de su participación en grandes proyectos de
ingeniería que, a menudo, tienen impactos más inciertos en la competitividad a
largo plazo. Por su parte, Estados Unidos mantiene una distribución más
equilibrada entre combustibles fósiles y tecnologías de bajas emisiones, tanto de
gran como de pequeña escala, apoyado por un mercado amplio de capital de
riesgo dispuesto a invertir en diversas áreas.
Las políticas ambiciosas han impulsado la inversión privada en innovación
energética, aunque los desafíos en el financiamiento aumentan
Las tendencias en capital de riesgo (VC, en inglés) subrayan la influencia de las
políticas y los mercados en la atracción de inversión hacia la innovación
energética. Tras el “colapso de las tecnologías limpias” entre 2011 y 2015, la
recaudación por parte de las startups de energía se redujo a la mitad, pero
posteriormente experimentó un incremento del 570% entre 2015 y 2022. Este
repunte estuvo motivado por mayores expectativas tras el Acuerdo de París de
2015, la reducción de tasas de interés y la caída en los costos de paneles solares
y baterías. Aunque solo una pequeña fracción de las cerca de 1,800 startups que
recibieron financiamiento en 2021-2022 lograrán expandirse, su impacto en el
sector energético para la próxima década será sustancial.
Desde 2015, se han invertido 230 mil millones de dólares en startups de energía,
con perspectivas de crecimiento continuo. Inversionistas y gobiernos están
aprovechando cada vez más el modelo de VC para perfeccionar tecnologías
mediante prototipado rápido, manufactura y competencia en mercado. Bajo las
políticas actuales, se proyecta que el valor total de las tecnologías clave de bajas
emisiones alcance más de 2 billones de dólares en los próximos diez años. Entre
2010 y 2014, China y Europa recaudaron solo el 3% y 15% del VC energético
mundial, respectivamente, pero de 2020 a 2024 su participación combinada casi
se duplicó, alcanzando casi el 50%, siendo Estados Unidos el mercado individual
más grande.
Las condiciones actuales, marcadas por mayor dificultad en la financiación de VC,
generan preocupaciones de flujo de efectivo. En 2023 y 2024, las inversiones en
energía a través de VC disminuyeron más del 20%, principalmente por la inflación
y la incertidumbre política que afecta los compromisos climáticos, esenciales para
demandar innovaciones energéticas en etapas tempranas o proyectos de mayor
escala. Sin embargo, la inversión en inteligencia artificial (IA) duplicó su
recaudación en 2024, abriendo oportunidades en la intersección de energía e IA,
aunque también existe el riesgo de que este entusiasmo desvíe fondos de otros
innovadores energéticos. La inversión en almacenamiento de energía y baterías
permanece sólida, con incrementos en financiamiento para startups en energías
nuclear, combustibles sintéticos y captura de carbono.
Por otro lado, el gasto en I+D energético de las empresas ha crecido tres veces
más rápido que el PIB, liderado principalmente por el sector automotriz, que ahora
ocupa 13 de las 20 principales posiciones en inversión en I+D energético. Este
crecimiento refleja la influencia de regulaciones y la competencia, fortalecida por la
mayor inversión de empresas chinas, con varias entre las diez mayores en gasto
corporativo en I+D energética, debido a su mayor solidez financiera y expansión
en este campo.
Las carreras por demostrar y escalar tecnologías energéticas innovadoras
están en marcha
Para enfrentar el cambio climático, se requieren avances significativos en
innovación tecnológica. Aproximadamente el 35% de las reducciones de
emisiones necesarias para alcanzar emisiones cero netas de carbono dependen
aún de tecnologías que no han sido demostradas a escala comercial. Los
proyectos pioneros a gran escala enfrentan desafíos no técnicos relacionados con
financiamiento, modelos de negocio, apoyo público, normativas de seguridad,
infraestructura, tarifas y contratos de compra de energía (offtake). Superar estos
obstáculos será crucial para desbloquear beneficios importantes; por ejemplo, el
mercado para materiales innovadores de emisiones casi nulas, como acero y
cemento, podría superar los 25 mil millones de dólares para 2035, bajo las
políticas actuales.
La AIE monitorea 580 proyectos de demostración destinados a adquirir
experiencia operativa esencial para 2030. Hasta la fecha, se han invertido
alrededor de 60 mil millones de dólares en financiamiento público y privado en
áreas como producción de combustibles a base de hidrógeno, diseños nucleares
avanzados, energía eólica marina flotante y captura, utilización y almacenamiento
de carbono (CCUS, en inglés)). Sin embargo, la mayoría aún no ha tomado
decisiones finales de inversión, y la inflación y la incertidumbre política han
provocado retrasos. El financiamiento sigue muy concentrado, con solo el 5%
destinado a proyectos fuera de América del Norte, Europa y China,
predominantemente en suministro de energía, mientras que solo el 17% se invierte
en industria pesada y transporte.
Por su parte, la inversión en I+D de las empresas en los sectores de industria
pesada y transporte de larga distancia ha sido insuficiente en relación con sus
ingresos. Sectores como aviación y transporte marítimo gastaron menos en I+D en
2023 que en 2015. Aunque las empresas de cemento y acero aumentaron su
gasto en estos años, el incremento fue mucho menor que en el sector de equipos
de energías renovables, que aumentó su gasto en I+D mediante unidades de
ingreso en alrededor de un 70%, alcanzando casi el triple en comparación con el
sector cementero. No obstante, estos sectores requieren inversión en
investigación y demostración, por lo que es fundamental el apoyo gubernamental y
la cooperación internacional en proyectos de gran escala para compartir costos y
acelerar avances.
Se han identificado 18 desafíos denominados “Carreras hacia los Primeros” para
proyectos de demostración de tecnologías emergentes, que buscan seguir de
cerca su progreso y fomentar avances. Estos hitos, considerados alcanzables en
unos cinco años con apoyo político sostenido, incluyen innovaciones como el
primer edificio refrigerado con aire acondicionado de estado sólido, el primer
reactor nuclear modular pequeño desplegado repetidamente, el primer vuelo sin
emisiones de carbono y la producción inicial de amoníaco con baja intensidad
energética. La AIE dará seguimiento a estos proyectos para reconocer la
excelencia y señalar áreas donde es necesaria mayor acción.
La salud de todas las etapas del sistema de innovación determina el
progreso en la innovación tecnológica energética
Los avances recientes en innovación energética, destacados en este informe,
cubren todas las fases del proceso de innovación, desde la investigación y
desarrollo (I+D) hasta pilotos, demostraciones, recaudación de fondos y
lanzamiento de nuevos productos. En 2024, se lograron hitos importantes: una
eficiencia récord en refrigeración de estado sólido que podría eliminar el uso de
refrigerantes dañinos, la estabilización del plasma de alta confinación en fusión
nuclear durante aproximadamente 20 minutos por primera vez, y un prototipo de
batería de estado sólido para vehículos eléctricos que permite cargas en solo
nueve minutos. También se realizaron pruebas de perforación geotérmica de alta
velocidad en roca dura, junto con avances en proyectos de mayor escala, como la
fabricación de células solares de perovskita, el uso de amoníaco como
combustible marino, almacenamiento térmico subterráneo y CO₂ comprimido,
recuperación de litio de salmueras geotérmicas, bioetanol celulósico y tecnologías
CCUS en producción de cemento. Estos avances cuentan con respaldo de países
como Australia, Brasil, China, Finlandia, Alemania, Italia, Japón, Singapur y el
Reino Unido.
Un ecosistema de innovación saludable genera progresos anuales en cada etapa
y en todas las áreas tecnológicas, impulsando la llegada de nuevas tecnologías al
mercado con el tiempo. Los logros, recopilados por la AIE a partir de aportes de
actores relevantes, muestran avances importantes en tecnologías como baterías,
captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS, en inglés), minería de
minerales críticos, geotermia y energía solar fotovoltaica, en todas las fases clave
de innovación.
La cooperación internacional se centra en minerales para baterías,
innovación con IA y eliminación de CO₂
Mejorar la diversidad y resiliencia del suministro de minerales para baterías pasa
por innovaciones en minería, reciclaje y químicas de baterías. Los cátodos con
mayor contenido de hierro, que contienen menos níquel y cobalto—materiales
sujetos a volatilidad en las cadenas de suministro—han capturado cerca del 50%
del mercado global de vehículos eléctricos. Es necesario continuar investigando
en baterías de estado sólido y litio-azufre, además de desarrollar mercados para
nuevas fuentes de litio y definir normas claras para el reciclaje.
La inteligencia artificial (IA) puede acelerar la innovación energética al reducir los
tiempos en la búsqueda de nuevos materiales como cátodos, electrodos,
tecnologías de captura de CO₂, bioenergía y combustibles sintéticos. Sin
embargo, la mayoría de los avances actuales están enfocados en etapas
tempranas de innovación. Para que la IA alcance su potencial de reducir costos y
democratizar la innovación, es fundamental contar con bases de datos abiertas,
eliminar barreras para los laboratorios autónomos y facilitar el escalamiento de
tecnologías.
En cuanto a la eliminación de CO₂, el capital privado, mediante créditos de
carbono, impulsa gran parte del avance. Hasta 2024, se lanzaron 140 startups con
13 enfoques diferentes para eliminar CO₂ de la atmósfera y prevenir su reemisión.
Sin embargo, la mayor parte de los 4,800 millones de dólares invertidos se destinó
a dos técnicas principales: captura directa de aire y bioenergía con captura y
almacenamiento de carbono (CCUS, en inglés). Para expandir otros métodos, se
requiere mayor esfuerzo en monitorización a largo plazo y en la adquisición de
créditos de alta calidad.
Diez áreas de atención política para el próximo año
La política de innovación energética es un ámbito dinámico de actividad
gubernamental a nivel global. El apoyo político resulta fundamental en un sector
con altas barreras de entrada, como la gran inversión de capital, los largos plazos
de desarrollo, los estándares de seguridad y la infraestructura física necesaria.
Estas dificultades, a su vez, dificultan la participación de nuevos actores,
haciendo imprescindible la implementación de políticas que promuevan la
experimentación mediante proyectos plurianuales enfocados en hardware. Es
alentador observar políticas creativas, incluyendo instrumentos de deuda para
gestionar riesgos de escalamiento, premios que aceleran el aprendizaje a partir de
investigaciones financiadas con subvenciones, y pruebas de acceso abierto.
Además, existen oportunidades para fortalecer la cooperación internacional, ya
que factores geopolíticos y cambios en las prioridades gubernamentales podrían,
de no abordarse, restringir el acceso a capital a corto plazo y limitar el intercambio
de ideas innovadoras.
Las consultas realizadas para este informe revelaron áreas donde se
requiere mayor atención política, que se resumen en 10 prioridades:
● Incrementar el gasto público en I+D y demostración energética para atraer
cofinanciamiento privado, impulsando competitividad y crecimiento.
● Mantener estable el apoyo público y privado en áreas prioritarias a través de
distintos ciclos económicos, asegurando acceso a capital operativo.
● Fomentar la cooperación para desarrollar una cartera global de proyectos de
demostración a gran escala, especialmente en acero y cemento con bajas
emisiones, aviación (incluyendo combustibles) y eliminación de CO₂.
● Garantizar que la investigación financiada públicamente proporcione conjuntos
de datos accesibles para entrenamiento en IA, potenciando la innovación
energética.
● Apoyar el acceso a instalaciones de prueba y “laboratorios vivos”, que reduzcan
significativamente los tiempos de llegada al mercado en áreas como gestión de
energía en edificios, geotermia, almacenamiento prolongado y redes de calor.
● Reducir la burocracia y alinear procesos con las necesidades de los
innovadores, compartiendo experiencias con soluciones creativas como
convocatorias abiertas, evaluaciones compartidas y premios en múltiples etapas.
● Adaptar el apoyo a las necesidades específicas de cada tecnología,
especialmente en sectores como la eficiencia energética en edificios, donde los
principales obstáculos son no técnicos.
● Fortalecer los sistemas de innovación en economías emergentes y en
desarrollo, aprovechando el potencial no explotado mediante alianzas
internacionales y esfuerzos conjuntos entre países con desafíos similares.
● Maximizar el impacto de las inversiones públicas en proyectos pioneros,
compartiendo hallazgos y experiencias para mejorar las políticas durante la
implementación.
● Promover mercados con demanda futura sólida mediante apoyo gubernamental,
fomentando la confianza, la competencia y la competitividad de los productos
innovadores.
Implicaciones para México
Las implicaciones para un país como México, considerando el análisis sobre el
Estado de la Innovación Energética presentado, son varias y estratégicas. A
continuación, se destacan las principales:
- Fortalecer el ecosistema de innovación energética: México debe impulsar la
inversión en I+D en energías renovables, eficiencia energética y tecnologías
emergentes, creando un ambiente que favorezca la investigación, el desarrollo y la
demostración de tecnologías limpias. - Incrementar gasto y facilitar financiamiento: Es fundamental que el gobierno
mexicano aumente su gasto público en investigación y proyectos de demostración,
además de promover mecanismos que atraigan inversión privada y capital de
riesgo, en línea con las tendencias globales. - Diversificación de tecnologías y liderazgo regional: México puede aprovechar su
potencial en energía solar, eólica y geotermia para posicionarse como un hub en
tecnologías de bajas emisiones, incentivando la innovación en estos campos y
promoviendo patentes y desarrollos propios. - Fomento de colaboración internacional: Participar en alianzas y proyectos
internacionales para acceder a conocimientos, recursos y tecnologías,
especialmente en áreas donde la inversión es aún limitada, como captura de
carbono, almacenamiento y energías de frontera. - Políticas públicas y regulación pro-innovación: Es vital implementar políticas que
reduzcan barreras administrativas, incentiven el apoyo a startups y proyectos
pilotos, y promuevan un marco regulatorio favorable para la adopción de
tecnologías innovadoras y de demostración a gran escala. - Desarrollo de mercado interno y confianza en tecnologías limpias: México debe
fortalecer su mercado energético, promoviendo la implementación de tecnologías
renovables y almacenamiento, además de crear incentivos y programas que
fomenten la adopción de vehículos eléctricos, sistemas de eficiencia energética y
generación distribuida, generando un mercado robusto y confiable. - Capacitación y formación especializada: Impulsar programas de formación en
tecnologías emergentes para construir talento local capaz de liderar
investigaciones, innovaciones y operaciones en energías limpias y tecnologías
conectadas. - Sostenibilidad y combate al cambio climático: Aprovechar la innovación
energética para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero,
alineándose con compromisos internacionales y metas nacionales, y
contribuyendo a la seguridad energética del país.
En resumen, México tiene la oportunidad de potenciar su liderazgo en energías
limpias y tecnologías emergentes mediante una estrategia integral que combine
inversión pública y privada, colaboración internacional, reformas regulatorias, y
desarrollo de talento, asegurando mayor competitividad, sostenibilidad y resiliencia
energética.
