La ciencia baja los costos de la energía solar

Los avances científicos y tecnológicos son los que finalmente han permitido abrir las puertas con más confianza a la energía solar fotovoltaica. El doctor Arturo Morales-Acevedo, especialista en sistemas fotovoltaicos e investigador del CINVESTAV, comenta que estamos en una etapa de transición, pues veníamos de una situación en la que no había ninguna curiosidad de parte del gobierno o del sector privado por explorar las posibilidades de esta energía renovable a un momento en que ha crecido el interés por este recurso. Para el especialista este cambio tiene que ver con el incremento de la demanda energética y una mayor conciencia ecológica, pero también porque este tipo de energía ha bajado sus costos precisamente en la búsqueda de volver sus sistemas más eficientes. “Para darnos una idea de cómo se han reducido los costos tendríamos que transportarnos a la década de los setenta cuando el Watt-pico (Wp) costaba alrededor de 100 dólares y hoy cuesta .50 centavos”, señala.

La ciencia baja los costos de la energía solar

Esto tiene mucho que ver con el desarrollo de los componentes de este tipo de energía. La primera célula solar se desarrolló a finales del siglo XIX, empleando selenio recubierto de una fina capa de oro, algo similar a una joya que hubiera sido la envidia de cualquiera que la portara como un extravagante (y valioso) collar. Las celdas solares que actualmente dominan el mercado están basadas en silicio, un metaloide semiconductor, pero el especialista comenta que desde hace varios años se desarrollan celdas solares con nuevos materiales buscando aprovechar de mejor forma sus propiedades, de tal manera que el costo de la energía producida por estas celdas sea menor. “Se busca la mayor relación eficiencia-costo. Para lograr esto hay dos caminos: aumentar la eficiencia de las celdas y reducir el costo de los materiales que se usa para la fabricación de éstas”.

Morales-Acevedo explica que la segunda generación de celdas solares, después de la que domina el mercado actualmente, es la que está basada en capas delgadas de materiales policristalinos, como el teluluro de cadmio. Se utilizan capas muy delgadas, de alrededor de cinco micrómetros, menos material comparado que el que se requiere para celdas solares de silicio, con aproximadamente 300 micrómetros. Pero los especialistas del CINVESTAV trabajan en nuevas propuestas para aumentar aún más la eficiencia de los materiales.

“Todo avance pasa por varias etapas, la primera es generar ideas, la segunda es mostrar que efectivamente hay ventajas, la tercera es llevarla a nivel prototipo y finalmente transferirla a la industria. Algunas de estas ideas ya están siendo aprovechadas, pero no a nivel nacional porque aún no tenemos en el país una industria de este tipo en celdas solares”, señala el especialista sin embargo señala que paulatinamente se ha notado un cambio en la fabricación de componentes, pues antes en México sólo se fabricaban paneles con celdas solares importadas y desde hace algunos años algunos fabricantes han empezado a producir sus propias celdas lo que abre el camino también para una disminución de costos.

“Es importante tener una industria nacional de componentes como celdas solares para no depender del exterior y generar en el futuro más eficazmente energía en base a fuentes renovables. Por ejemplo, ahora dependemos de las tecnologías externas para pozos profundos porque no las tenemos. En este momento se puede empezar a generar una industria y es importante hacerlo para que seamos autónomos”.

Es así que la industria de la energía solar fotovoltaica tiene varios nichos de mercado en un país que además tiene uno de los más altos potenciales del mundo. Según cifras del doctor Morales-Acevedo el promedio anual y geográfico de la irradiación solar en México es de 5kW-hora/m2 diario, aunque algunas regiones del país, la irradiación solar promedio puede llegar a ser de más de 6kW-hora/m2 al día.

Sin embargo la generación de energía fotovoltaica representa sólo el 0.06% de la generación eléctrica, según informes del último Reporte de Avance de Energías Limpias de la SENER, aunque el mismo documento muestra un crecimiento exponencial con resultados prometedores, pues acorde a los resultados de la primera subasta de largo plazo, se podrán instalar de manera competitiva 2 191 MW (Mega Watts) con inversiones calculadas en más de cinco mil millones de dólares en los próximos cinco años.

El sol que abriga al mundo

Según informes de la Secretaría de Energía la capacidad instalada para generar electricidad a través de energías limpias creció de 18 068.33 MW a 19 265.64 MW a finales de 2015, un crecimiento de 6.63% en un año. Aunque la energía fotovoltaica sigue estando al final en instalación y generación de la lista de las distintas energías renovables, la dependencia destaca que la capacidad instalada para energía fotovoltaica se incrementó en 49% debido a la instalación de más de 56 MW en la llamada generación distribuida, es decir aquella que se conecta a la red de distribución de energía eléctrica y que se instala en puntos cercanos al consumo para reducir perdidas en la red.

Uno de los proyectos más ambiciosos de este tipo de energía en el país fue la reciente inauguración de la Fase II del Huerto Solar Fotovoltaico Eosol TAI, anunciado como el más grande de México y donde están instalados 207 mil paneles solares que generan alrededor de 70 MW de energía. Sin embargo a comparación con los líderes mundiales en energía fotovoltaica en el mundo este aún es un proyecto pequeño, sobre todo si se pone a lado de lugares como Solar Star, una central fotovoltaica ubicada en las proximidades de Rosamond, California en EU, con 1.7 millones de paneles instalados que generan 579 MW.

Para el doctor Mauro Valdés Barrón, coordinador de la Sección de Radiación Solar del Instituto de Geofísica de la UNAM, es necesario tener información confiable sobre la calidad de la energía solar que llega a todo el país para identificar claramente zonas de interés, pues una mayor certeza sobre el recurso lo vuelve más atractivo para los inversionistas y más rentable.

Para un mejor aprovechamiento del recurso se requieren mapas de radiación solar y modelos realizados con instrumentos de alta precisión, que ayuden a encontrar los mejores lugares para explotar la energía solar. Por otra parte, el tipo de tecnología que se empleará también depende de las condiciones geográficas y reportes de las mediciones solares. En este sentido, Valdés es uno de los principales especialistas del país, quien junto su equipo se ha encargado de realizar un inventario nacional del recurso.

“Al inicio el objetivo de nuestro grupo era más bien evaluar el recurso solar para fines climatológicos, saber de cuánta energía disponen los diferentes fenómenos atmosféricos para poder realizarse, por ejemplo los huracanes, pues finalmente cualquier fenómeno meteorológico es una manifestación de la energía solar”, señala el especialista y explica que sin embargo con la reforma energética se abrió un campo de trabajo que habían explotado indirectamente. “Hacíamos inventario de distribución espacio- temporal de radiación solar en función de lo que había en el país y para apoyar a los investigadores en pronóstico de tiempo, pero la parte de aprovechamiento de esta energía era algo muy secundario y cuando se da esto, el potencial cambia totalmente”.

El investigador cuenta que muchos especialistas habían hecho inventario nacional del recurso solar, pero los mapas diferían. “No se podía comprobar cuál era el bueno, pues no había medidas en superficie. Así se empezó a trabajar en diferentes proyectos como una red probada del servicio meteorológico pero calibrada correctamente en más de 150 estaciones en el país. Pero los componentes de la radiación están asociados a las tecnologías de aprovechamiento, es así que la radiación global que se mide con un piranómetro, está asociada a los fotovoltaica, a los colectores solares. Es entonces que hay otro proyecto de 17 estaciones que miden radiación global, difusa, directa, ultravioleta, etcétera. Estos parámetros nos sirven para recabar información sobre las zonas de mayor potencial”, señala el especialista y agrega que estos datos científicos multiplican sus aplicaciones pues pueden aportar información sobre cambio climático o incluso puede pude ser utilizada por arquitectos o incluso para detectar zonas y horarios de riesgo para cáncer de piel.

Los alcances de la energía fotovoltaica

Valdés señala que una vez que se tiene una base de datos global y se quiere inferir cualquier otro parámetro, se puede hacer utilizando el método que se quiera como modelos físicos o imágenes de satélite, por ejemplo. Es a sí que la información se concentra y queda disponible prácticamente en tiempo real y organizada de manera regional donde se destacan las zonas estratégicas del recurso solar en el país.

Actualmente se trabaja en 10 estaciones de las 17 proyectadas en todo el país, pero además hay otras instituciones que han buscado sumarse al proyecto como el caso de la Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, entre otras. Con esto también se abren las posibilidades para que estudiantes y académicos tengan más herramientas de investigación en el área y se formen nuevos recursos humanos en este campo.

Los especialistas coinciden que otra cosa que aún falta para potenciar el recurso fotovoltaico es hacerlo también más accesible en el microcosmos de la realidad cotidiana. Morales-Acevedo señala que en este sentido una cuestión importante sería, por ejemplo, crear mecanismos mediante los cuales cualquier persona pueda instalar sistemas fotovoltaicos con bajas tazas de interés, pues a pesar de que los costos han bajado aún son altos para la mayoría de las personas. Explica que para generar energía de este tipo se requiere una inversión de alrededor de 60 a 100 mil pesos, por eso se necesitan mecanismos de financiamiento pues mediante el costo del sistema se paga por adelantado la energía que se va a consumir en los próximos veinte años. “Se requiere planeación, financiamiento y regulación de leyes que también faciliten la generación de energía propia” señala el investigador del CINVESTAV y subraya que el panorama es optimista, pero aún se necesita fortalecer la planeación a largo plazo de las fuentes renovables de energía en general y de la fotovoltaica en particular para satisfacer la demanda energética por lo menos al 2050.