{"id":3264,"date":"2017-09-21T12:48:44","date_gmt":"2017-09-21T12:48:44","guid":{"rendered":"http:\/\/epre.gov.ar\/web\/?p=3264"},"modified":"2017-09-21T13:10:09","modified_gmt":"2017-09-21T13:10:09","slug":"energia-solar-fotovoltaica-el-futuro-ya-ha-llegado","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/epre.gov.ar\/web\/energia-solar-fotovoltaica-el-futuro-ya-ha-llegado\/","title":{"rendered":"Energ\u00eda solar fotovoltaica: el futuro ya ha llegado"},"content":{"rendered":"

\"\"Ignacio M\u00e1rtil –\u00a0Catedr\u00e1tico de Electr\u00f3nica de la Universidad\u00a0Complutense de Madrid y miembro de la Real Sociedad Espa\u00f1ola de F\u00edsica<\/p>\n

La energ\u00eda solar est\u00e1 de moda, casi a diario o\u00edmos en los medios de comunicaci\u00f3n noticias referidas a esta fuente energ\u00e9tica, aunque vinculadas a cuestiones no siempre relacionadas con sus bases cient\u00edficas, sino con aspectos jur\u00eddicos que regulan la posibilidad del autoconsumo de energ\u00eda el\u00e9ctrica, litigios en tribunales internacionales, por no hablar del pol\u00e9mico abandono por parte de la administraci\u00f3n Trump del acuerdo sobre el clima firmado en Par\u00eds en diciembre de 2015, que tan negativamente puede afectar al planeta en su conjunto.<\/p>\n

A pesar de todos esos conflictos y controversias, los paneles fotovoltaicos han venido para quedarse. Hay pa\u00edses, como China, Alemania o Jap\u00f3n donde su crecimiento en este siglo resulta sencillamente impresionante. Por ejemplo, en China se instalaron 34,5 GW de potencia solar en 2016 [1], casi toda la que hay en Alemania, el pa\u00eds l\u00edder de esta fuente energ\u00e9tica en Europa. Sin embargo, trasciende muy poco de su ciencia o de su tecnolog\u00eda, m\u00e1s all\u00e1 de ser muy evidente su presencia cuando circulamos por carreteras donde hay un huerto solar o al lado de domicilios que disponen de paneles para su propio autoconsumo.<\/p>\n

En este art\u00edculo voy a analizar y a tratar de responder a algunas interrogantes y algunas curiosidades muy poco conocidas para el lector no especializado en sistemas fotovoltaicos. \u00a0El art\u00edculo se estructura en cuatro preguntas que afectan tanto al aprovechamiento pr\u00e1ctico de la energ\u00eda que producen los paneles solares, como a la ciencia de los dispositivos fotovoltaicos.<\/p>\n

1. \u00bfPor qu\u00e9 se necesita tanta superficie de paneles fotovoltaicos para producir energ\u00eda?<\/p>\n

Un problema importante que presenta la energ\u00eda solar fotovoltaica y en general, todas las energ\u00edas de origen renovable, es lo que se denomina su baja densidad energ\u00e9tica, es decir que la energ\u00eda que produce por unidad de superficie es muy reducida por comparaci\u00f3n con el contenido energ\u00e9tico que tienen los combustibles no renovables. Adem\u00e1s, mientras que los metros c\u00fabicos, litros o kilogramos de gas, fuel, carb\u00f3n o uranio se pueden almacenar f\u00e1cilmente \u201cen vertical\u201d, ocupando poco espacio (bombonas, dep\u00f3sitos, almacenes, etc.), los paneles solares solo se pueden desplegar \u201cen horizontal\u201d, lo que unido a la baja densidad energ\u00e9tica se\u00f1alada, conduce a que una instalaci\u00f3n de producci\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica con paneles solares ocupa extensiones de terreno muy elevadas, cuesti\u00f3n especialmente problem\u00e1tica si se quieren producir cantidades de energ\u00eda comparables a las que se generan en las centrales que utilizan combustibles f\u00f3siles.<\/p>\n

En efecto, la superficie que ocupa una central t\u00e9rmica convencional con todos sus elementos (caldera, torres de refrigeraci\u00f3n, estaci\u00f3n de transformaci\u00f3n, etc.) no supera el km2 y dispone de una potencia del orden de 1.000 MW. En contraposici\u00f3n, una central solar con una potencia comparable, como la de la central fotovoltaica mayor del mundo, el Parque Solar de la Presa de Longyangxiaen, situado en la meseta tibetana, ocupa una extensi\u00f3n de alrededor de 25 km2. Dicha central suministra 850 MW, para lo que necesita utilizar unos 4 millones de paneles solares:<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Imagen tomada por sat\u00e9lite en enero de 2017 del Parque Solar de Longyangxia. En la esquina inferior derecha y a escala, se muestra un cuadro negro que representa la superficie que ocupa la central nuclear de Trillo (Guadalajara, Espa\u00f1a), que posee una potencia nominal de 1.067 MW<\/em><\/p>\n

2. \u00bfSe pueden abastecer las necesidades mundiales de energ\u00eda el\u00e9ctrica con paneles?<\/p>\n

Fruto de esa limitaci\u00f3n, cualquier instalaci\u00f3n de producci\u00f3n de energ\u00eda fotovoltaica es muy demandante de terreno. Ahora bien, dado el enorme aporte energ\u00e9tico que nos llega del sol, podemos plantearnos cuanta superficie se necesitar\u00eda cubrir con paneles solares para satisfacer las demandas energ\u00e9ticas globales.<\/p>\n

La energ\u00eda el\u00e9ctrica producida en el mundo en el a\u00f1o 2014 (el m\u00e1s reciente para el que disponemos de datos globales) fue 22.657 TWh. Esa energ\u00eda se podr\u00eda producir con una instalaci\u00f3n de paneles solares con una eficiencia energ\u00e9tica total del 12% (valor caracter\u00edstico de la mayor\u00eda de los sistemas fotovoltaicos comerciales, incluyendo en esa cifra todos los factores de p\u00e9rdidas posibles, tales como eficiencia de las c\u00e9lulas solares que los integran, temperatura de trabajo, posible efectos de sombras entre los m\u00f3dulos, etc.), situada en el desierto del Sahara que ocupara un cuadrado de 380 km \u00d7\u00a0380 km = 144.400 km2 [2]:<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Izquierda: hipot\u00e9tica instalaci\u00f3n de paneles solares situada en el desierto del Sahara que podr\u00eda producir toda la energ\u00eda el\u00e9ctrica consumida en el mundo. Derecha: superficie de terreno que habr\u00eda que cubrir con paneles solares para satisfacer la demanda de energ\u00eda el\u00e9ctrica en Espa\u00f1a<\/em>.<\/p>\n

Es evidente que una instalaci\u00f3n de tal magnitud, as\u00ed como el transporte de la energ\u00eda producida al resto del planeta hacen que la idea sea cercana a la ciencia ficci\u00f3n, pero ilustra perfectamente el inmenso potencial que tiene el recurso solar.\u00a0 De hecho, hace a\u00f1os se puso en marcha una iniciativa internacional, denominada Desertec (que no cristaliz\u00f3) y muy recientemente otra denominada TuNur, que pretende producir energ\u00eda el\u00e9ctrica mediante una combinaci\u00f3n de tecnolog\u00edas situadas en ese desierto (esencialmente, paneles fotovoltaicos e instalaciones termoel\u00e9ctricas) y transportarla a Europa a trav\u00e9s de cables submarinos.<\/p>\n

Si restringimos el an\u00e1lisis anterior a una escala dom\u00e9stica, utilizando los datos de producci\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica de Espa\u00f1a en el a\u00f1o 2016 (265 TWh), una superficie de 54 km \u00d7 54 km = 2.916 km2 (el 24% de la superficie de la provincia de Guadalajara, por ejemplo) cubierta con paneles solares proporcionar\u00eda toda esa energ\u00eda [3].<\/p>\n

3. \u00bfProducen los paneles solares m\u00e1s energ\u00eda que la que se invierte en su fabricaci\u00f3n e instalaci\u00f3n?<\/p>\n

M\u00e1s del 90% de los paneles solares instalados en el mundo son de silicio. El silicio es el elemento s\u00f3lido m\u00e1s abundante en la corteza terrestre, cerca del 28% de la composici\u00f3n qu\u00edmica de esta es silicio, pero no se encuentra como elemento, sino formando compuestos, principalmente cuarzo (SiO2). Para poder utilizarlo en la fabricaci\u00f3n de paneles solares hay que extraerlo y posteriormente purificarlo hasta alcanzar un grado de pureza elevad\u00edsimo, no inferior al 99,99999%. La consecuencia inmediata que se desprende de estos condicionantes tan estrictos, es que el proceso de obtenci\u00f3n y purificaci\u00f3n es muy costoso en t\u00e9rminos energ\u00e9ticos. Eso ha dado lugar a uno de los \u201cmantras\u201d m\u00e1s duraderos que persiguen a la energ\u00eda solar fotovoltaica: su elevado Tiempo de Amortizaci\u00f3n Energ\u00e9tica (en lo que sigue TiAE) es decir, el tiempo durante el que los paneles solares deben estar funcionando para producir la energ\u00eda que se invirti\u00f3 en su fabricaci\u00f3n. En efecto, durante a\u00f1os se dijo que la energ\u00eda solar fotovoltaica jam\u00e1s ser\u00eda rentable ya que su TiAE era similar o superior al tiempo de vida \u00fatil de los paneles. Esto se qued\u00f3 como una de las \u201cverdades\u201d en contra de su utilizaci\u00f3n, desmentido por datos perfectamente contrastables.<\/p>\n

El origen de esta idea se encuentra en los primeros a\u00f1os del surgimiento de esta fuente energ\u00e9tica. En aquella \u00e9poca, hac\u00eda 1955, -hace seis d\u00e9cadas- y debido a que la eficiencia de las c\u00e9lulas solares de aquel entonces era muy reducida, s\u00ed se empleaba m\u00e1s energ\u00eda para fabricar una c\u00e9lula de la que \u00e9sta era capaz de producir durante su vida \u00fatil, pero hoy en d\u00eda esto ya no es cierto en absoluto, tal y como se muestra en la siguiente gr\u00e1fica:<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\u00a0Evoluci\u00f3n del TiAE para una instalaci\u00f3n fotovoltaica localizada en una regi\u00f3n con un nivel de irradiaci\u00f3n anual de 1.500 kWh\/m2, desde 1990 hasta el momento presente.<\/em><\/p>\n

En una instalaci\u00f3n localizada en una zona con niveles de irradiaci\u00f3n similares a los del centro de la Pen\u00ednsula Ib\u00e9rica, la evoluci\u00f3n del TiAE ha pasado de ser superior a tres a\u00f1os en 1990, a algo menos de uno en la actualidad. Puesto que un panel fotovoltaico tiene una vida operativa de unos 25-30 a\u00f1os, m\u00e1s del 95% de ese tiempo la pasa produciendo energ\u00eda neta adicional a la que se emple\u00f3 en su fabricaci\u00f3n e instalaci\u00f3n.<\/p>\n

4. \u00bfC\u00f3mo ser\u00e1 el futuro de la energ\u00eda solar fotovoltaica?<\/p>\n

Es interesante realizar un paralelismo entre los or\u00edgenes y la evoluci\u00f3n hasta el d\u00eda de hoy de la telefon\u00eda m\u00f3vil y compararlo con la misma evoluci\u00f3n experimentada por la energ\u00eda solar fotovoltaica desde 1984, a\u00f1o en el que se comercializ\u00f3 el primer tel\u00e9fono m\u00f3vil propiamente dicho -el c\u00e9lebre Motorola Dynatac 8000x-, hasta el momento presente:<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Evoluci\u00f3n hist\u00f3rica de la telefon\u00eda m\u00f3vil y de la energ\u00eda solar fotovoltaica para el per\u00edodo 1984-2017<\/em><\/p>\n

En dicho per\u00edodo, el n\u00famero de tel\u00e9fonos m\u00f3viles se ha multiplicado por 15.000 y la potencia solar fotovoltaica instalada lo ha hecho por 2.000. Dado el crecimiento sostenido experimentado un a\u00f1o tras otro por esta fuente de energ\u00eda, es altamente que probable que en un plazo de 10 a 15 a\u00f1os la energ\u00eda solar fotovoltaica estar\u00e1 tan presente en nuestras vidas como lo est\u00e1 hoy en d\u00eda el tel\u00e9fono m\u00f3vil.<\/p>\n

Hace cuatro d\u00e9cadas, las c\u00e9lulas solares no pasaban de ser una mera curiosidad cient\u00edfica con escasas aplicaciones pr\u00e1cticas (fuente de energ\u00eda de sat\u00e9lites artificiales, faros de costa y poco m\u00e1s). Desde el comienzo del presente siglo, se han convertido en un elemento esencial para propiciar un cambio de modelo energ\u00e9tico; ese cambio permitir\u00e1 mitigar los efectos nocivos que sobre el clima del planeta tiene el uso masivo de los combustibles f\u00f3siles, el paradigma energ\u00e9tico dominante.<\/p>\n

Notas<\/p>\n

[1] La potencia el\u00e9ctrica se mide en vatios (W) y sus diversos m\u00faltiplos (kW, mil vatios; MW, un mill\u00f3n de vatios; GW, mil millones de vatios y TW, un bill\u00f3n de vatios). La energ\u00eda el\u00e9ctrica se mide en vatios-hora (Wh) y sus m\u00faltiplos, similares a los de la potencia (kWh, MWh, etc.). La energ\u00eda que produce una instalaci\u00f3n con una determinada\u00a0 potencia, se obtiene sin m\u00e1s que multiplicar dicha potencia por el tiempo de funcionamiento.<\/p>\n

[2] El c\u00e1lculo esta hecho de la siguiente forma:<\/p>\n

Superficie de los paneles = Energ\u00eda producida en un a\u00f1o\/ (densidad de radiaci\u00f3n solar incidente \u00b4 eficiencia del sistema fotovoltaico).<\/p>\n

El valor de la densidad de irradiaci\u00f3n en promedio anual para el desierto del Sahara es 2.600 kWh\/m2. Para el c\u00e1lculo he supuesto que en una instalaci\u00f3n fotovoltaica la superficie que ocupan los paneles representa el 50% del total, para facilitar el acceso a los diversos componentes de la misma de cara a su mantenimiento, reparaci\u00f3n o sustituci\u00f3n.<\/p>\n

[3] El c\u00e1lculo es id\u00e9ntico al realizado para obtener la producci\u00f3n mundial de energ\u00eda el\u00e9ctrica, suponiendo ahora una densidad de irradiaci\u00f3n anual promedio para la Pen\u00ednsula Ib\u00e9rica de 1.500 kWh\/m2.<\/p>\n

Fuente:\u00a0http:\/\/blogs.publico.es\/ignacio-martil\/2017\/09\/15\/energia-solar-fotovoltaica-el-futuro-ya-ha-llegado\/<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Ignacio M\u00e1rtil –\u00a0Catedr\u00e1tico de Electr\u00f3nica de la Universidad\u00a0Complutense de Madrid y miembro de la Real Sociedad Espa\u00f1ola de F\u00edsica La energ\u00eda solar est\u00e1 de moda, casi a diario o\u00edmos en los medios de comunicaci\u00f3n noticias referidas a esta fuente energ\u00e9tica, aunque vinculadas a cuestiones no siempre relacionadas con sus bases cient\u00edficas, sino con aspectos jur\u00eddicos […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[11,12],"tags":[],"class_list":["post-3264","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-energias","category-solar"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/epre.gov.ar\/web\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3264","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/epre.gov.ar\/web\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/epre.gov.ar\/web\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/epre.gov.ar\/web\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/epre.gov.ar\/web\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3264"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/epre.gov.ar\/web\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3264\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":3271,"href":"https:\/\/epre.gov.ar\/web\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3264\/revisions\/3271"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/epre.gov.ar\/web\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3264"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/epre.gov.ar\/web\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3264"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/epre.gov.ar\/web\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3264"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}