La discusión sobre el futuro energético suele centrarse en emisiones, costes del sistema eléctrico o riesgos tecnológicos. Sin embargo, mucho menos frecuente es el análisis de una variable más fundamental: el territorio necesario para producir energía, en otras palabras la densidad energética espacial del sistema eléctrico. La densidad energética describe cuánta energía puede producirse por unidad de superficie, una variable clave para entender el territorio necesario en los sistemas eléctricos.
Cada tecnología energética ocupa espacio, pero no todas lo hacen en la misma escala. La razón no es política ni económica. Es física.
Algunas tecnologías generan grandes cantidades de energía en superficies relativamente pequeñas; otras necesitan áreas mucho más extensas para producir la misma electricidad. La electricidad que utilizamos hoy procede, en esencia, de tres tipos de procesos energéticos primarios:
- reacciones nucleares (fisión)
- combustión química (carbón, lignito, gas natural)
- flujos naturales difusos (radiación solar y viento)
Cada una de estas categorías tiene una densidad energética intrínseca distinta, y esa diferencia se refleja inevitablemente en el territorio necesario para generar electricidad. Comprender estas diferencias no determina qué tecnología debe dominar el sistema energético. Pero sí revela una realidad fundamental: cuando cambia la fuente de energía, también cambia la escala territorial del sistema energético.
Dos maneras de medir el uso de suelo
Antes de comparar tecnologías energéticas conviene aclarar una confusión frecuente en la literatura: no existe una única forma de medir el uso de suelo de un sistema energético, como subraya el National Renewable Energy Laboratory. Los estudios suelen distinguir entre dos métricas diferentes (Ong, S et al, 2013; Smil, V. 2015):
Área directa (footprint)
Es el terreno físicamente ocupado o transformado por la infraestructura energética: cimentaciones, carreteras de acceso, subestaciones, edificios, paneles solares o bases de turbinas.
Área total (spacing)
Es la superficie completa que requiere un sistema para funcionar correctamente, incluyendo el espacio entre infraestructuras.
En un parque eólico, por ejemplo, las turbinas deben separarse varios diámetros de rotor para evitar interferencias aerodinámicas. Ese espacio intermedio puede, en teoria, seguir utilizándose para agricultura o pastoreo, pero forma parte del territorio estructurado por la instalación energética. La diferencia entre ambas métricas puede ser considerable. La Figura 1 ilustra esta cuestión comparando dos instalaciones eléctricas reales en España utilizando únicamente área directa ocupada por la infraestructura.
Figura 1 | Comparación de densidad energética territorial entre dos instalaciones eléctricas en España.
Imágenes satelitales de la planta fotovoltaica Francisco Pizarro (Extremadura) y la central nuclear de Almaraz (Cáceres). La planta solar ocupa aproximadamente ~1 500 ha de campo de paneles y genera ~1 204 GWh/año, mientras que la central nuclear ocupa ~80 ha de infraestructura industrial y produce ~15 655 GWh/año. En términos de intensidad territorial, esto corresponde aproximadamente a ~1 160 ha/TWh/año para la solar frente a ~5 ha/TWh/año para la nuclear, ilustrando las diferencias de densidad energética espacial entre tecnologías eléctricas. Nota: la comparación utiliza área directa ocupada por la infraestructura energética, no el área total del proyecto.
Por esta razón, los estudios de uso de suelo suelen presentar dos estimaciones distintas: el impacto directo sobre el terreno y el área total del sistema. Para poder comparar tecnologías de forma consistente, muchos análisis utilizan una tercera medida derivada: la intensidad de uso de suelo, expresada como superficie necesaria para producir una unidad de electricidad (por ejemplo, hectáreas por teravatio-hora al año, ha/TWh/año).
Esta métrica permite comparar tecnologías con diferentes factores de capacidad y potencias instaladas en una misma base física: cuánto territorio requiere producir una determinada cantidad de electricidad.
Cuánto territorio cuesta un teravatio-hora
Una forma rigurosa de comparar tecnologías es preguntar cuánta superficie necesita cada una para producir la misma cantidad de electricidad a lo largo de un año. La métrica más útil para hacerlo es la intensidad de uso de suelo, expresada en hectáreas por teravatio-hora al año (ha/TWh/año). Su ventaja es simple: evita confundir potencia instalada con producción real y corrige, al menos en parte, las diferencias de factor de capacidad entre tecnologías.
Cuando se comparan instalaciones reales, las diferencias son grandes. Lovering y colaboradores, en un análisis amplio basado en datos observados, estiman una mediana de 7.1 ha/TWh/año para nuclear. Para la solar utility-scale, los rangos son mucho mayores: el informe de NREL sitúa el promedio ponderado de área total en torno a 1,400 ha/TWh/año, y el de área directa en torno a 1,170 ha/TWh/año. En eólica terrestre, la cifra depende radicalmente de si se mide la huella directa o el área total del parque, precisamente porque la separación entre turbinas es parte del funcionamiento del sistema. En este sentido, la energía nuclear aparece sistemáticamente entre las tecnologías de mayor densidad espacial y menor uso de suelo por unidad de electricidad, una característica que también se refleja en su perfil de emisiones y riesgos.
La Figura 2 resume bien esta jerarquía: la nuclear aparece en el extremo de menor uso de suelo, mientras que la solar requiere superficies muy superiores por unidad de producción.
Figura 3 | Intensidad de uso del suelo de distintas tecnologías de generación eléctrica. Superficie necesaria para producir un teravatio-hora de electricidad al año (ha/TWh/año) para distintas tecnologías de generación eléctrica. Las tecnologías basadas en flujos energéticos difusos, como la solar fotovoltaica, requieren superficies mucho mayores por unidad de electricidad producida que las tecnologías térmicas o nucleares, que concentran grandes cantidades de energía en instalaciones relativamente compactas. Los valores mostrados representan órdenes de magnitud basados en datos de instalaciones reales y pueden variar según el recurso local, el diseño de las plantas y el factor de capacidad. Fuente: Lovering et al. (2022); NREL (2013); Smil (2015).
La comparación entre tecnologías debe interpretarse con cautela. En este gráfico no se han incluido la energía eólica ni la hidroeléctrica porque su intensidad territorial depende en gran medida de cómo se define el límite del sistema.
En el caso de la energía eólica, considerar únicamente la huella física de cimentaciones, caminos y subestaciones subestima el uso espacial del sistema, que suele situarse en torno a 50–150 ha/TWh/año cuando se mide solo la infraestructura directa. Sin embargo, las turbinas deben separarse varios diámetros de rotor para evitar interferencias aerodinámicas, por lo que el área total del parque condiciona directamente la potencia que puede extraerse del flujo de viento. Cuando se considera esta superficie completa, la intensidad territorial de la eólica terrestre puede variar aproximadamente entre 800 y más de 20 000 ha/TWh/año, dependiendo del diseño del parque, el recurso eólico y el factor de capacidad.
La hidroelectricidad presenta una variabilidad aún mayor. La superficie inundada por un embalse depende fuertemente de la topografía y del diseño de la presa, por lo que la intensidad territorial puede variar en varios órdenes de magnitud entre proyectos.
La razón física: densidad de potencia
La razón de fondo no está en la ingeniería financiera ni en la política energética. Está en la densidad de potencia. Smil define esta idea como la potencia obtenida por unidad de superficie y la trata como una variable explicativa central para entender la estructura de los sistemas energéticos. La pregunta relevante no es solo cuánta energía contiene un recurso, sino con qué intensidad espacial puede convertirse en energía útil.
En el caso solar, el límite físico empieza en la propia irradiancia. Incluso antes de hablar de paneles, el flujo solar medio sobre una superficie horizontal está muy por debajo de la potencia continua que exige una sociedad industrial. Luego vienen las pérdidas por conversión, temperatura, orientación, separación entre filas y factor de capacidad. El resultado es que, en términos de planta completa, la FV utility-scale suele operar en densidades del orden de unos pocos W/m², típicamente en el rango de 3–11 W/m² según recurso solar y diseño.
Figura 4 | De la irradiancia solar a la densidad de potencia de la fotovoltaica. La irradiancia solar media que llega a la superficie terrestre (~150–250 W m⁻²) se reduce a lo largo de la cadena de conversión fotovoltaica por la eficiencia de los módulos, las pérdidas operativas y la geometría de la planta. Como resultado, las instalaciones solares utility-scale operan típicamente con densidades de potencia del orden de ~3–11 W m⁻².
La eólica parte de una situación aún más restrictiva. Aunque el flujo cinético del viento sobre el rotor puede parecer alto, la extracción utilizable está limitada por la física del propio flujo, por el límite de Betz y, sobre todo, por el espaciado necesario para no degradar el rendimiento del parque. Por eso una turbina puede parecer “potente” vista de cerca, pero un parque completo entrega densidades espaciales mucho menores cuando se reparte su producción sobre la superficie horizontal total que necesita para funcionar.
La nuclear pertenece a otra categoría física. No captura un flujo natural difuso sobre grandes superficies, sino que libera energía de altísima densidad a partir de combustible muy concentrado. Por eso, cuando se pasa de la intuición a las métricas territoriales, aparece siempre en el extremo de mayor densidad espacial y menor uso de suelo por unidad de electricidad. Eso no resuelve por sí solo todas las preguntas sobre costes, residuos o tiempos de construcción. Pero sí explica por qué comparar nuclear y renovables variables sin hablar de territorio es comparar sistemas físicamente distintos como si fueran equivalentes.
Territorio como variable energética
Eso tiene una consecuencia directa para la transición energética. Sustituir una parte relevante de la generación térmica y nuclear por tecnologías de menor densidad espacial implica necesariamente una mayor presencia territorial del sistema eléctrico: más superficie de captación, más líneas, más nodos, más almacenamiento y más interfaces con otros usos del suelo. Lovering et al. llegan precisamente a esa conclusión cuando aplican intensidades de uso de suelo a escenarios futuros:
la descarbonización no es solo una cuestión de carbono, también puede convertirse en una cuestión de ocupación de paisaje. En otras palabras: los sistemas de baja densidad energética trasladan parte del problema desde el combustible hacia el territorio.
En algunos casos eso puede ser asumible; en otros, no. Pero negarlo suele ser una forma de esconder el coste físico real del sistema.
Por eso el territorio no debería tratarse como un apéndice estético del debate energético, sino como una de sus restricciones básicas. Igual que hablamos de emisiones por kWh o de coste por MWh, también deberíamos preguntar cuántos hectáreas/año necesita cada opción para entregar un TWh real. Cambia el vocabulario, pero sobre todo cambia la honestidad del análisis. Sin embargo, estas dimensiones físicas rara vez aparecen en el debate público sobre la transición energética, donde la discusión suele simplificarse o perder matices en el paso del análisis científico al discurso público.
La escala física de la energía
Las tecnologías energéticas suelen compararse en términos de costes, emisiones o potencia instalada. Pero existe otra variable física que raramente aparece en el debate: el territorio necesario para producir electricidad.
Las cifras de este capítulo muestran que las distintas fuentes energéticas operan en escalas espaciales muy diferentes. Las renovables variables capturan flujos naturales relativamente difusos —viento y radiación solar— distribuidos sobre grandes superficies. La energía nuclear, en cambio, libera energía extremadamente concentrada a partir de pequeñas cantidades de combustible.
La consecuencia es inevitable: densidades de potencia radicalmente distintas y, por tanto, necesidades de suelo muy diferentes por unidad de electricidad generada.
Esto no determina por sí solo qué tecnología debe dominar el sistema energético. Pero sí introduce una realidad física que a menudo se ignora: no todas las formas de producir electricidad ocupan el mismo espacio.
En otras palabras, la transición energética no es solo una cuestión de gigavatios o emisiones.
También es, inevitablemente, una cuestión de geografía.
Referencias
Denholm, P., Hand, M., Jackson, M., & Ong, S. (2009).
Land-Use Requirements of Modern Wind Power Plants in the United States.
National Renewable Energy Laboratory (NREL). NREL/TP-6A2-45834.
Lovering, J. R., Yip, A., & Nordhaus, T. (2022).
Land-use intensity of electricity production and tomorrow’s energy landscape.
Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), 119(28).
https://doi.org/10.1073/pnas.2115032119
Ong, S., Campbell, C., Denholm, P., Margolis, R., & Heath, G. (2013).
Land-Use Requirements for Solar Power Plants in the United States.
National Renewable Energy Laboratory (NREL). NREL/TP-6A20-56290.
Smil, V. (2015).
Power Density: A Key to Understanding Energy Sources and Uses.
MIT Press.
Red Eléctrica de España (REE). (2024).
El sistema eléctrico español – datos de generación eléctrica.
https://www.ree.es
Our World in Data. (2023).
Land use of electricity sources.
https://ourworldindata.org/land-use-per-energy-source
International Energy Agency (IEA). (2023).
World Energy Statistics and Balances.
https://www.iea.org