¿Tiene alguna ventaja la energía solar?  

Ignacio Mártil

Catedrático de Electrónica de la Universidad Complutense de Madrid y miembro de la Real Sociedad Española de Física

Enrique San Andrés

Profesor Titular de Electrónica de la Universidad Complutense de Madrid

Nadie cuestiona que la energía es de vital importancia para un país, ni que la diversificación de fuentes de energía proporciona seguridad e independencia. El problema viene cuando se quiere definir un modelo energético que reúna los requisitos anteriores y que, además, produzca una energía barata. La cuadratura del círculo.

Una de las fuentes de energía eléctrica relativamente nuevas en el mapa energético —que cobra cada vez mayor importancia— es la energía solar, pues es una energía limpia e inagotable. Pero que sea inagotable no basta. El viento puede soplar año tras año de manera inagotable en un determinado valle; pero puede que su intensidad sea insuficiente para mover un molino de viento. El sol puede lucir inagotablemente en la cumbre de cierta montaña inaccesible, lo que hace inviable su posible aprovechamiento, y así podrían ponerse infinidad de ejemplos de cómo el carácter inagotable de los recursos naturales puede no ser suficiente para su aprovechamiento. Demoraremos para un artículo próximo unas cifras que demostrarán, sin duda de ningún tipo, que el sol es una fuente de energía inagotable y más que suficiente, descontando la multitud de lugares donde es inviable su utilización práctica.

Para producir electricidad, el aprovechamiento del recurso solar se realiza mediante dos tecnologías fundamentales, conocidas como energía solar térmica y energía solar fotovoltaica. La primera genera vapor de agua que se dirige hacia una turbina para hacerla girar y, de ahí, obtener energía eléctrica. Ese vapor se obtiene concentrando los rayos del sol mediante unos espejos (helióstatos) sobre una torre por la que se hace circular agua a presión. El segundo procedimiento permite obtener energía eléctrica directamente mediante unos dispositivos denominados células solares. Mientras que la primera puede almacenarse unas pocas horas (no la electricidad directamente, pero sí el vapor de agua), la segunda no, salvo pequeñas cantidades que pueden almacenarse en baterías, de modo que hay que consumirla según se obtiene.

Hay numerosos detractores de esta clase de energía, en especial de la fotovoltaica. A continuación enumeramos las pegas que le ponen a esta última, para analizarlas. Después comentaremos sus ventajas, esas que sus contrarios se encargan de no airear:

“La eficiencia de las células solares es baja. Su tecnología no está suficientemente madura para ser comercial”

Falso, tanto en valores absolutos, como en relación con los procedimientos convencionales de producción de energía eléctrica. Las células solares comerciales de Silicio (el 95% de las que se comercializan hoy en día) tienen eficiencias cuyo valor depende en gran medida del fabricante, pero que están comprendidos en el margen 16-22%. Cuando se agrupan en los paneles solares esos valores se sitúan en el entorno 14-17%, aunque hay fabricantes que comercializan paneles con eficiencias por encima del 21%.

Las células solares que alimentan los satélites artificiales tienen eficiencias aún mayores, próximas al 30%. Esas mismas células, utilizadas en la tierra en los denominados sistemas de concentración, alcanzan eficiencias del 40% y en laboratorio hay prototipos que se sitúan en el 45%, y en un plazo no superior a dos años se espera alcanzar el 50%. Por comparación, las centrales térmicas convencionales alimentadas por gas, carbón o uranio tienen eficiencias del 30-35%. De manera que los valores que se obtienen con las células solares están muy próximos o son incluso superiores a los convencionales. Es más, salvo para situaciones en las que hay una fuerte limitación en el espacio disponible, este no es un parámetro demasiado relevante en la viabilidad económica de una instalación.

“Dado lo impredecible del recurso solar, la energía solar necesita gran cantidad de plantas de apoyo con combustibles fósiles para garantizar el suministro”

Cierto, pero… igual que la eólica o la hidráulica, respecto de las que no se oyen apenas críticas en este aspecto. Y hay que destacar que la máxima producción de energía fotovoltaica coincide con uno de los momentos de máxima demanda, pues esta se produce alrededor del mediodía, coincidiendo con las horas de la comida, cuando la demanda pasa por uno de sus picos.

Además, en una red extensa y bien distribuida, las fluctuaciones en la generación tienden a compensarse. La energía solar y las energías eólica e hidráulica suelen complementarse, ya que cuando luce el sol, generalmente sopla poco viento y llueve poco, y a la inversa, cuando llueve y sopla el viento, suele estar nublado, por lo que siempre, o casi, puede haber una fuente renovable generando electricidad. Desde hace muchos años esto lo han entendido muy bien los diferentes gobiernos de Alemania, que han incentivado con fuerza estas energías. Al día de hoy, en ese país hay instalados 35.000 MW de energía eólica y 36.000 MW de energía solar fotovoltaica. Además, la generación próxima al punto de uso reduce significativamente las pérdidas de distribución, que actualmente debemos compensar a las compañías eléctricas.

“La energía fotovoltaica es demasiado cara”

Cierto, pero… hoy día, empleando el simulador PVWatts y con datos actualizados de precios de instalación podemos calcular un coste de entre 0.12-0.2 €/kWh, aunque dependiente de la localización de la instalación. A efectos comparativos, en la actualidad el precio de la energía eléctrica de origen nuclear es 0.05-0.1 €/kWh. Para situar esos datos, en los últimos meses el precio al que estamos pagando la energía eléctrica que consumimos en nuestros hogares es de 0.12 €/kWh, con ligeras variaciones de un distribuidor a otro.

El precio de los sistemas fotovoltaicos se debe fundamentalmente al proceso de obtención y purificación del material con el que se fabrican la gran mayoría de las células solares, el silicio. El silicio es el elemento más abundante en la superficie de la tierra, ya que cerca del 30% de la corteza terrestre esta formada por compuestos en los que esta presente. Su proceso de purificación es muy costoso en términos energéticos. Además, el proceso de fabricación de las células solares también es costoso. No obstante, los costes han disminuido drásticamente: en 1980 el coste de las células solares era de 25 €/W; en 2000 de 5 €/W y el año pasado 2013, de 0.8 €/W. La demanda del mercado y la economía de escala han favorecido estas bajadas de precio aceleradas, por lo que de seguir la tendencia actual en uno o dos años se habrá alcanzado la “paridad de red”, situación en la que el precio de la energía solar fotovoltaica ya será similar a la de las otras fuentes de energía.

En los últimos años se ha incorporado la energía solar como una fuente más de las que componen el “mix” energético de un país, mediante el incentivo con políticas públicas. Es lo que se hizo en España en 2007-2009, en Italia desde 2010, en Alemania de modo continuado desde comienzos de siglo, etc. Y es lo que se ha hecho siempre y se sigue haciendo con prácticamente todas las fuentes de energía. En un reciente artículo publicado en este mismo medio, uno de nosotros tuvo ocasión de explicar las subvenciones que recibe el carbón...

“La energía solar fotovoltaica no se puede almacenar”

Cierto, aunque en pequeñas instalaciones aisladas de la red es posible efectuar tal almacenamiento en baterías de tamaño moderado. Pero la energía producida en las grandes plantas, hoy por hoy, no es posible almacenarla, debiendo volcarla en la red de distribución en el momento de la generación. No obstante, la energía solar térmica es almacenable por un espacio de 15-20 horas. Sin embargo, esto solo sería problemático si la energía solar fotovoltaica fuera la principal fuente de energía del “mix”, hecho que aún está lejos de producirse.

“La energía fotovoltaica utiliza una gran cantidad de superficie necesaria para otros usos”

Cierto, pero… cualquiera que haya pasado cerca de algún huerto solar, habrá visto la gran cantidad de terreno que se necesita para obtener cantidades apreciables de energía. La central solar de mayor potencia de Europa está situada en Neuhardenberg (Brandemburgo, Alemania). Tiene una potencia nominal de 150 MW (la cuarta parte de la que suministra Garoña) que los obtiene con 600.000 paneles solares, distribuidos a lo largo y ancho de 240 hectáreas, algo así como 240 estadios Santiago Bernabéu puestos juntos. ¿Por qué se necesita esta gran extensión de terreno? Por dos razones fundamentales: la potencia que suministra una célula solar es pequeña, ~2 W, con un tamaño de 250 cm2 y el sol solo luce la mitad del día y no lo hace cuando esta nublado, de manera que si se quiere obtener energía eléctrica en cantidades equiparables a las de las centrales térmicas convencionales, es preciso utilizar miles de paneles solares y por lo tanto, decenas de miles de células solares.

Pero… ¿alguien se ha preguntado qué superficie ocupan los desiertos de la tierra? Quisiéramos recordar que los desiertos están… ¡desiertos! ¿Y las zonas deshabitadas de los países industrializados? La central de Neuhardenberg descrita ocupa el espacio de un aeródromo sin uso, por lo que era un terreno sin utilizar hasta que se instaló allí. Piense el lector en el célebre aeropuerto sin aviones de Castellón...

La energía eléctrica de origen fotovoltaico tiene otros beneficios, que detallamos a continuación:

- No consume combustible, pues obtiene su energía del sol, lo cual significa que, el precio del combustible, la radiación solar, es gratuito e inagotable.

- Al generar energía eléctrica sin que exista un proceso de combustión, desde el punto de vista medioambiental, significa que es un proceso de generación de energía limpia, lo que evita emisiones de CO2 a la atmósfera.

- Los sistemas fotovoltaicos no producen ningún sonido molesto cuando operan debido a que no poseen partes móviles, por lo que no ocasionan ningún tipo de contaminación sonora.

- La instalación de los sistemas fotovoltaicos es relativamente simple, rápida y sólo requiere de herramientas y equipos de instalación básicos. Además, tienen una vida útil larga (más de 20 años), su mantenimiento es sencillo y con costes muy bajos, y, además, generan empleo en el entorno donde se instalan.

- Permite mayor independencia energética, aspecto muy importante para un país como España, que importa el 75% de la energía primaria que necesita para hacer funcionar las industrias, los automóviles, las cocinas, las lavadoras…

Para finalizar, quisiéramos aportar otros datos que completan los anteriores y permitirán al lector hacerse una composición de lugar bastante precisa:

En 2013, con una potencia instalada en el mundo –solo ese año– superior a 33.000 MW, los tres primeros fabricantes han sido todos chinos: Yingli, Trina Solar y JA Solar, que copan el 25% del mercado mundial. Entre los diez primeros solo hay dos que no sean asiáticos (la canadiense Canadian Solar y First Solar, de los EE.UU.). Se tienen sospechas de que en los últimos años los fabricantes chinos han practicado “dumping”, proceso de venta por debajo de costes, incentivado por su propio gobierno para entrar de forma decisiva en la gran parte de los mercados mundiales.

Los mayoría de los fabricantes europeos o han desaparecido (es el caso de BP Solar), o han sido absorbidos por fabricantes asiáticos (la alemana Q-Cell, adquirida en 2012 por la surcoreana Hanwha), aunque, con grandes dificultades, algunos todavía resisten (Photowatt, francesa; Isofotón, española). Pero la ciencia que hay detrás de las células solares se sigue realizando en países de todo el mundo… y las aportaciones que se realizan a la misma desde países como el nuestro son muy significativas.

¿Hemos perdido la apuesta industrial? No, si se incentiva la I+D y se hace una apuesta decidida por estas fuentes de energía. La ciudadanía debe estar informada de los precios que se pagan por cambiar el modelo energético, pero también de los beneficios que sin duda se pueden obtener con dicho cambio.