El trilema de energía describe el equilibrio entre sostenibilidad, equidad y seguridad de suministro que debe tenerse en cuenta en la transición de energía. Crédito: Laboratorios federales suizos para ciencia y tecnología de materiales
La transición energética plantea desafíos para países, ciudades y regiones. El uso de fuentes de energía sostenibles es clave para detener el cambio climático. Al mismo tiempo, los costos del sistema de energía no deben estar fuera de control, y se deben garantizar la seguridad de la oferta. Estos tres aspectos, la sostenibilidad, los costos y la seguridad de la oferta, forman lo que se conoce como el trilema de energía.
El trilema de energía fue desarrollado por el Consejo Mundial de Energía para apoyar a los formuladores de políticas en el diseño de los sistemas de energía del mañana. Al modelar los tres criterios sobre una base científica sólida, se pueden comparar diferentes escenarios de energía cuantitativamente, revelando idealmente la ruta que ofrece el equilibrio óptimo entre las tres variables objetivo.
La sostenibilidad y los costos de diferentes sistemas de energía ya se pueden cuantificar de manera confiable utilizando varios modelos. Hasta ahora, sin embargo, este no ha sido el caso de la seguridad de la oferta. “Muchos de los modelos existentes eran vagos, no fáciles de usar, y no estaban diseñados para las capacidades de modelado de hoy”, dice Matthias Sulzer, jefe del departamento de ciencias de la ingeniería de Empa.
Junto con investigadores de Empa, ETH Zurich y el Laboratorio Nacional de Lawrence Berkeley en los Estados Unidos, Sulzer ha desarrollado una mejor manera para cuantificar la seguridad del suministro de energía. El trabajo fue recientemente publicado En el diario Iscience.
Los cinco niveles de seguridad de suministro de energía
El modelo toma la forma de una pirámide con cinco niveles. Los investigadores han proporcionado índices cuantitativos para cada nivel. El nivel inferior, la autoproducción, es un simple cálculo del equilibrio energético: ¿cuánta energía puede producir un país a partir de sus propios recursos anualmente y cuánto consume?
El segundo nivel describe la autonomía; es decir, cuánta energía debe importarse a lo largo del año y cuán seguras son las rutas de importación. Comenzando en el tercer nivel de la pirámide, la adecuación del sistema, los efectos dinámicos entran en juego. “Aquí, examinamos por hora, o en una resolución aún más alta, ya sea que la demanda de energía se pueda satisfacer en un momento dado de cualquier fuente”, explica el coautor Georgios Mavromatidis, jefe del Laboratorio de Sistemas de Energía Urbana de Empa.
El cuarto nivel trata sobre la autosuficiencia: ¿puede el país administrar sin importaciones en ciertos momentos? En el nivel más alto, los investigadores hablan sobre Complete Autarky, donde el país puede vivir de su propia producción de energía en cualquier momento durante todo el año (o incluso más).
El modelo propuesto por los investigadores estructura la seguridad del suministro de energía en cinco niveles, que se basan entre sí pero se ven como un todo. Crédito: Laboratorios federales suizos para ciencia y tecnología de materiales
Aunque los niveles se acumulan entre sí, Mavromatidis enfatiza que todos deben considerarse simultáneamente. “Los sistemas de energía modernos son muy complejos. La pirámide está destinada a ayudar a evaluar los diversos índices correctamente y aclarar la terminología”, dice el investigador. Su fuerza clave sobre los modelos existentes es que sus niveles más altos tienen en cuenta los efectos dinámicos.
“Los sistemas de energía renovable en particular se operan muy dinámicamente, porque el viento y el sol no siempre están disponibles en la misma medida”, dice Mavromatidis. “Un saldo anual promedio, por lo tanto, no es un buen indicador de seguridad de suministro en dicho sistema”.
Más seguridad con energía renovable
Los investigadores enfatizan que la pirámide debe verse como una primera propuesta que sirve como base para una mayor discusión, investigación y refinamiento de los índices. Sin embargo, el modelo ya se puede utilizar para la planificación de energía. Los investigadores lo demostraron en su estudio utilizando Suiza como ejemplo. Utilizaron la pirámide para comparar la seguridad actual de suministro de energía en Suiza con un escenario futuro para el año 2050, que ya habían modelado Durante un estudio anterior en colaboración con la Asociación de Empresas de Electricidad Suiza (VSE).
El análisis muestra que con la combinación correcta de energías renovables, Suiza puede aumentar su seguridad energética en el futuro. Según Matthias Sulzer, dos factores en particular contribuyen a esto: una mayor diversificación de fuentes de energía y una mayor producción nacional. Las instalaciones de almacenamiento adicionales también contribuyen a asegurar el suministro de energía, ya que pueden usarse para cerrar las fluctuaciones.
Esto no solo incluye depósitos hidroeléctricos: “Las instalaciones de almacenamiento térmico, en las que podemos almacenar y utilizar el calor de los residuos industriales, también son importantes, al igual que las baterías”, explica el investigador. “En Empa, por ejemplo, también estamos investigando enfoques para usar automóviles eléctricos para el almacenamiento de electricidad temporal cuando no están en la carretera”.
Suiza no se volverá totalmente autosuficiente en el escenario futuro de los investigadores, ni es necesariamente el objetivo, según Sulzer. “Aquí es donde entra en juego el trilema de energía”, explica. “Por supuesto, sería técnicamente posible establecer un suministro de energía completamente autosuficiente en Suiza. Incluso un sistema autosuficiente y sostenible sería factible, pero eso aumentaría significativamente los costos”. Con una combinación de importaciones y producción nacional, así como diferentes fuentes de energía, Suiza puede equilibrar los costos, la sostenibilidad y la seguridad de la oferta.
Más información: Matthias Sulzer et al, La pirámide de seguridad de suministro de energía: un marco cuantitativo para la planificación y la formulación de políticas, Iscience (2025). Dos: 10.1016/j.isci.2025.112407
Proporcionado por Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology
Cita: Modelo de suministro de energía desarrollado para planificación y formulación de políticas (2025, 14 de julio) Recuperado el 14 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-energy-policy.html
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