El boom de la energía solar continuará fortaleciéndose
Roberto Dobles roberto.dobles@gmail.com | Lunes 20 mayo, 2019
El aprovechamiento de la energía solar está actualmente en un boom de crecimiento y es la principal fuente de energía en nuestro planeta (y en nuestro sistema solar).
Sus usos directos e indirectos son muchos, tales como calentar agua y edificios, cocción, generar electricidad con celdas fotovoltaicas y con plantas termosolares de concentración, secar el agua salada para producir sal, secar granos y ropa, entre muchos otros usos.
La electricidad generada con paneles fotovoltaicos es una de las tecnologías de aprovechamiento de la energía solar que más está avanzando en el mundo y es actualmente la más barata para generar electricidad. Los continuos adelantos tecnológicos bajarán aún más los costos en el futuro.
El uso de la energía solar para generar electricidad está creciendo rápidamente en el mundo y este crecimiento se fortalecerá todavía más en el futuro con los permanentes adelantos tecnológicos, que a su vez están bajando significativa y continuamente los costos para generar electricidad.
Al igual que todos los estudios internacionales, la International Energy Agency (IEA) señala lo siguiente en su “World Energy Outlook 2018”:
• “Las tecnologías bajas en carbono (particularmente la solar y la eólica) y el gas natural satisfacen más del 80% del aumento de la demanda mundial de energía”.
Estos datos son también confirmados por el estudio titulado “Energy Outlook, 2019 Edition, Outlook to 2040”, elaborado por BP, el cual señala lo siguiente:
• “Las energías renovables (particularmente la solar y la eólica) y el gas natural representan casi el 85% del crecimiento de la energía primaria, y su importancia aumenta en relación con todas las demás fuentes de energía”.
La energía solar es igualmente la responsable de los vientos (energía eólica) que, entre otras cosas, permite generar electricidad con aerogeneradores.
También, la energía contenida en los combustibles fósiles (petróleo, gas natural y carbón) proviene en última instancia de la energía solar a través de la fotosíntesis ocurrida hace millones de años. Se podría decir que la energía solar ha sido almacenada en estos combustibles fósiles.
En la historia de la humanidad, el principal obstáculo para el aprovechamiento y uso masivo de la energía solar ha sido la disponibilidad de tecnologías apropiadas y de bajo costo. Pero en el mundo moderno esto ha venido cambiando muy rápidamente.
I. Tecnología fotovoltaica
El primer panel solar fotovoltaico para la generación eléctrica fue construido en 1954 por Bell Labs de los EE.UU. Como ocurre con muchas tecnologías nuevas al inicio, el principal problema pasó a ser su alto costo, lo que impidió su despliegue masivo.
No fue sino hasta hace pocos años que los adelantos tecnológicos han venido mejorando continuamente y de manera significativa su eficiencia y han venido reduciendo sus costos, lo que está produciendo todo un “boom” en el mundo.
La generación de electricidad con paneles fotovoltaicos es una de las áreas donde los continuos adelantos tecnológicos están permitiendo un despliegue cada vez mayor de esta forma de aprovechar la energía solar.
II. Generación de electricidad con paneles fotovoltaicos
Existen dos formas de generación eléctrica con energía solar con paneles fotovoltaicos:
• La primera es la generación centralizada, la cual consiste en una planta solar grande que generalmente es montada sobre el suelo y es operada por un generador. La electricidad se distribuye a los clientes a través de las redes eléctricas, al igual que ocurre con todas las otras plantas centralizadas de generación eléctrica (hidroeléctricas, eólicas, térmicas, etc.).
• La segunda es la generación descentralizada, conocida también como generación distribuida, la cual se ubica directamente en las instalaciones propias del consumidor y consiste básicamente en la generación eléctrica por medio de muchas pequeñas unidades (en los techos de las casas, las industrias, los comercios y los hoteles, entre otros esquemas). Los usuarios generan así su propia electricidad.
La generación de electricidad con energía solar ha venido tomando mucha fuerza en el mundo bajo estas dos modalidades.
La generación descentralizada o distribuida de electricidad realizada in-situ en las instalaciones del consumidor está siendo cada vez más una solución energética en el mundo, donde el consumidor y el país son los grandes beneficiados.
A través de políticas apropiadas, los países están fomentando y desarrollando muchas pequeñas unidades de generación en los mismos lugares donde la electricidad se consume.
Aunque gran parte de la energía generada de esta forma se utiliza directamente para autoconsumo, para fomentar su desarrollo es clave que cualquier sobrante pueda ser vendido al operador de la red eléctrica o almacenado.
Para la venta al operador de la red eléctrica, los sistemas de generación distribuida en el mundo se interconectan con la red de distribución eléctrica con tecnologías que son muy sencillas y asequibles, incluyendo el sistema de Medición Neta (“Netmetering”).
Los medidores de electricidad de una vía se cambian por medidores de doble vía que miden la electricidad comprada y “exportada” por el consumidor al sistema de distribución en tiempo real, lo que conlleva a un “neteo” de electricidad.
El consumidor paga únicamente el neto que se da entre la compra y la venta al distribuidor, donde el operador de la red aplica un cargo.
III. Los adelantos tecnológicos son los que impulsan la energía solar
Los adelantos tecnológicos continuarán impulsando y abaratando cada vez más la generación eléctrica con energía solar. A continuación se describen algunas de las principales áreas de mejora tecnológica y de cambio tecnológico.
1. Mejora continua de la tecnología actual de paneles fotovoltaicos
La tecnología fotovoltaica está mejorando continuamente su eficiencia (paneles solares, tejas solares adheridas, tejas solares de techo, etc.) y los continuos adelantos tecnológicos están reduciendo permanentemente sus costos.
Además de las mejoras que se realizan continuamente, y mientras se espera que lleguen las alternativas al silicio de los paneles actuales, los investigadores están buscando otros métodos para aumentar la eficiencia de los paneles, como la fabricación de paneles con celdas de unión múltiple (“multi-junction cells”).
De acuerdo con los estudios, “las celdas de unión múltiple son esencialmente paneles fotovoltaicos regulares pero con capas adicionales para aumentar la eficiencia. Cada capa de una celda de unión múltiple se optimiza a una longitud de onda particular, lo que aumenta efectivamente la eficiencia del panel a tasas de hasta el 40%. Cuando estas celdas de unión múltiple se utilizan en una matriz, la cantidad de electricidad total que se puede generar a partir de ellas (en comparación con los paneles tradicionales) aumenta exponencialmente”.
2. Paneles solares con nuevos materiales y nuevas tecnologías
Dado que los paneles solares actuales de silicio son intrínsecamente ineficientes, aunque han venido mejorando mucho en los últimos años y sus costos han venido bajando rápidamente, los investigadores han estado buscando nuevas tecnologías y nuevos materiales alternativos para reemplazar la tecnología actual basada en lo fundamental en el material silicio.
Uno de estos nuevos materiales, conocido como “perovskitas”, “es un mineral natural que muestra una amplia variedad de propiedades muy útiles, siendo una de ellas la superconductividad. Adicionalmente, “las “perovskitas” se pueden producir también sintéticamente, lo que conlleva a tener un gran potencial de ser más baratas y más fáciles de producir”.
3. Almacenamiento de electricidad
La naturaleza variable en el tiempo, propia de la energía solar (y de la energía eólica), hace que el almacenamiento de electricidad de bajo costo se vuelva una prioridad mundial.
Un reciente artículo titulado “Ion age: why the future will be battery powered”, publicado por The Guardian, señala que “la naturaleza variable de la energía eólica y solar significa que almacenar energía hasta que los consumidores la necesiten se ha convertido en el próximo gran desafío. Y así, las instalaciones de baterías a gran escala están surgiendo en las redes eléctricas de todo el mundo, para hacerlas más flexibles”.
Los adelantos tecnológicos en este campo están avanzando aceleradamente también y se esperan grandes avances en el futuro.
Un artículo titulado “10 disruptive battery technologies trying to compete with lithium-ion”, publicado por Solar Power World, describe los principales avances que se están dando en el mundo y señala que aunque actualmente “el mundo moderno funciona con baterías de litio”, “se están desarrollando tecnologías novedosas para contrarrestar las limitaciones de las baterías de ión de litio, incluido el alto costo, el suministro de materias primas y el sobrecalentamiento”.
Este artículo indica igualmente que “PreScouter, que es una firma de inteligencia de investigación con sede en Chicago, publicó recientemente un informe que detalla 10 nuevas tecnologías diferentes de baterías que van a crear rupturas (´disruptions’) que afectarán significativamente el mercado en la siguiente década y que darán paso a la próxima ola de baterías de alto rendimiento”. El artículo hace un análisis de estas 10 nuevas tecnologías de baterías de bajo costo y de alto rendimiento.
IV. Conclusión
La energía solar está actualmente en un boom de crecimiento el cual se fortalecerá en el futuro debido a los permanentes adelantos tecnológicos que, entre otras cosas, disminuyen continua y vertiginosamente sus costos.
Los investigadores en el mundo están mejorando permanentemente las tecnologías actuales y están investigando nuevas formas y nuevas tecnologías para generar la energía de bajo costo que satisfaga las crecientes necesidades humanas y que mejore continuamente la calidad de vida y el bienestar de las personas.
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