Desarrollo tecnológico y eficiencia energética de la energía solar fotovoltaica

El desarrollo tecnológico alcanzado por la energía solar fotovoltaica en los últimos 10-15 años es, sencillamente, impresionante. La eficiencia de las células solares se incrementa un mes tras otro de manera que, en algo más de una década, hemos pasado de paneles con un 12% de eficiencia de conversión de la energía solar en eléctrica a paneles con un 20%. No hay ninguna otra tecnología de generación de energía que haya mejorado sus niveles de eficiencia a este ritmo en las últimas dos décadas. Las centrales basadas en combustibles fósiles tienen un rendimiento de generación de energía eléctrica neta de un 30%, cifra al alcance de la fotovoltaica.

Además, en los últimos años se ha conseguido una drástica mejora de dos factores relacionados con la eficiencia energética de la fotovoltaica, que han frenado su desarrollo durante mucho tiempo.

  1. Reducción del tiempo de amortización energética

Es el tiempo necesario para que un panel solar produzca tanta energía como la que se utilizó en su construcción e instalación (Energy Pay Back Time en inglés, en lo que sigue EPBT). Este tiempo es elevado debido a que la gran mayoría de las células solares comerciales (alrededor del 90%) están fabricadas con silicio. Para utilizarlo en las células solares es preciso someter a la materia prima donde se encuentra (la arena) a diversos procesos que he analizado en otro artículo, procesos que son muy costosos en términos energéticos (del orden de 140-150 kWh/kilogramo de células solares de silicio)

La del EPBT ha pasado de casi ¡cincuenta años! en 1970 y más de tres en 1990, a poco más de siete meses en la actualidad. Hoy día, el EPBT en la mitad meridional de España está comprendido entre 6 meses y 1,4 años.

Un panel fotovoltaico tiene una vida estimada de unos 30 años, por lo tanto el 95% de su vida la pasa produciendo energía neta adicional a la que se empleó en su fabricación e instalación. Durante años se dijo que la energía solar fotovoltaica jamás sería rentable ya que su EPBT era similar o superior a la energía producida. Esto, que fue cierto durante décadas, se quedó como un “mantra” (uno más) en contra de su utilización, desmentido por datos perfectamente contrastables.

2. Incremento de la eficiencia energética

El segundo factor es el relativo a la cantidad de energía que produce y a su comparación con la producida por las centrales alimentadas con combustibles fósiles. Esta magnitud se denomina Tasa de Retorno Energético (en lo que sigue, TRE). La TRE es la energía eléctrica producida por los paneles durante su vida útil dividida por la energía gastada en su fabricación e instalación.

En la siguiente gráfica muestro los valores de la TRE para las diferentes tecnologías fotovoltaicas. Como se ve, se sitúan en el margen comprendido entre poco menos de 20 hasta valores próximos a 40. A efectos comparativos, incluyo los valores de la TRE para las centrales de fuel y de carbón:

Valor de la TRE para diversas tecnologías fotovoltaicas, para centrales de fuel y para centrales de carbón.
Valor de la TRE para diversas tecnologías fotovoltaicas, para centrales de fuel y para centrales de carbón.

Los valores de la TRE para los distintos sistemas fotovoltaicos son similares o superiores a los que se obtienen con generación por fuel. Y los paneles que requieren menos energía en su construcción, basados en células de CdTe, tienen una TRE parecida al de las centrales de carbón menos eficientes. En localizaciones con elevados niveles de irradiación, la TRE puede llegar a 60, a lo que hay que añadir las emisiones de gases de efecto invernadero que se evitan, aspecto que trataré más adelante.

Así pues, desde el punto de vista de la eficiencia energética, está plenamente justificado el uso de la energía solar fotovoltaica de forma masiva en nuestro país, además de su justificación en términos económicos, aspecto en el que he incidido en otras entradas a este blog.

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