El sol está de vuelta

Tachado durante mucho tiempo como ineficaz fuente de energía, nuevas tecnologías y el costo de alternativas lo benefician: en tres a doce años, competirá con las fuentes convencionales. El proceso se nota ya en California, México, el Sahara o Italia. Hacia 2020, la capacidad helioenergética instalada en esos lugares y otros probablemente sea veinte a cuarenta veces superior a la actual.

7 octubre, 2009

Factores económicos 
Junto con las innovaciones existentes y en proyecto, las economías de escala en helioenergía viven un proceso de cambios. En los últimos dos decenios, el costo de fabricar e instalar sistemas fotovoltaicos ha ido contrayéndose casi 20% cada vez que se doblaba la capacidad instalada. 
A la inversa, el costo de generar electricidad de fuentes convencionales ha ido ascendiendo junto con el de los combustibles fósiles. En particular el gas natural, insumo decisivo cuyo precio pesa en regiones con muchas usinas de ese tipo. 
Por consiguiente, la helioenergía ha ido avanzando poco a poco en competitividad en diversas zonas. Por ejemplo, California combina muchos días de sol con tarifas eléctricas minoristas que, en parte por las políticas estaduales, se hallan entre las más altas de EE.UU. y rozan los 36 centavos por k/h para usuarios residenciales. En tanto, la energía solar –no subsidiada– oscila en 27 centavos. 
Precios firmes para el gas natural, normas gubernamentales para limitar la emisión de gases “efecto invernadero” (monóxido y dióxido de carbono) y la necesidad de más usinas para acompañar la creciente demanda tienden a encarecer la electridad convencional. Cabe recordar que California es la quinta economía del mundo en términos de producto bruto interno.
De hoy a 2020 
En tres a siete años, el costo de la helioenergía no subsidiada a consumidores finales probablemente iguale el de la electricidad convencional. Ello sucederá en casi todo el sudoeste de EE.UU., Texas, Italia, España, Japón y la península arábiga. 
Casi todos estos países tienen en común coeficientes relativamente altos de radiación solar (insolación), electricidad cara y regímenes legales que estimulan el crecimiento de la helioenergía como forma de reducir precios en general caros. Ese contexto genera un círculo virtuoso: aumenta la demanda de electricidad de origen solar, surgen oportunidades para que las empresas reduzcan costos mejorando la tecnología de células u otros componentes, se afinan procesos y se compite por mayores porciones del mercado. 
En general, la demanda de energía solar se pronostica estimando el recupero de la inversión inicial –por usuario– en diversos países y regiones. Eso se determina vía un sistema de costos y precios, ajustado por coeficientes de radiación e incentivos. En esas condiciones, hacia 2020 no menos de diez zonas con muchos días de sol habrán alcanzado paridad de precio con la electricidad convencional. 
Ello presupone, en EE.UU., que la helioenergía ceda de los actuales 30 centavos por k/h a entre 10 y 12 en unos 12 años. Mientras tanto, de ahora a 2020 la capacidad solar instalada en el mundo irá expandiéndose a razón, más o menos, de 30 a 35% anual. Esto significa pasar de los diez gigavatios actuales a 200 ó 400 (la disparidad responde a métodos distintos). 
En términos financieros, ir de diez a 300 gigavatios –una proyección media– exigirá inversiones por más de US$ 500.000 millones. Tocante a la diferencia entre futuribles, también depende de cómo evolucionen los costos de nuevas tecnologías, el precio del carbón, el del gas natural y las propias tarifas. 
Si bien esos volúmenes representan apenas 1,5 a 3% de la generación eléctrica global, los 20 a 40 gigavatios por año adicionales aportarán 10 a 20% anuales extras en capacidad instalada. Este nivel de helioenergía eliminará de la atmósfera entre 125 y 250 megatoneladas en dióxido de carbono, el principal elemento contaminante. Eso equivaldrá a 0,3/0,6% de esos gases hacia 2020.
Tres opciones 
En general, las proyecciones sobre consumo y capacidad instalada dan por sentado un continuo mejoramiento en el diseño de heliocélulas, circuitos y materiales. Pero nadie prevé, por ahora, descubrimientos espectaculares ni el surgimiento de una tecnología claramente hegemónica. 
Al presente, tres opciones –paneles de silicones, filmes fotovoltaicos, termoenergía solar concentrada– compiten por el liderazgo en la relación costos-beneficios. Cada cual tiene ventajas en determinadas aplicaciones, pero ninguna domina en todos los aspectos posibles. 
Dada esa paridad de alternativas, en cualquier momento pueden cambiar los equilibrios internos de cada tecnología. Así, las empresas que apelan a alguna de las tecnologías fotovoltaicas corrientes –generan electricidad directamente de la luz– tratan constantemente de bajar costos mediante sistemas más eficaces. 
En materia de conversión, eficiencia significa el volumen de energía generado por la radiación solar al golpear la superficie de la célula fotovoltaica durante determinado lapso. Los sistemas más eficaces requieren menos insumos por unidad de potencia generada, amén de menores áreas para captar luz. De ahí que pesen menos y sean más baratos de transportar e instalar. 
Actualmente, domina la tecnología fotovoltaica basada en paneles de silicón, que representa 90% de capacidad instalada mundialmente. No obstante, exhibe dos problemas capaces de abrirles el paso a esquemas rivales. Primero: aunque apropiados para techos de poco espacio (es el doble de eficiente que la otra variante), los paneles y la instalación son caros: gran cantidad de silicones hacen falta. Segundo: las empresas se acercan ya al pico teórico de eficiencia (31%) para este tipo de paneles. 
A esta altura, cabe señalar que, tarde o temprano, una futura generación de tecnologías puede alterar el panorama. Al respecto, basta volver sobre los pasajes donde se describe el caso Day4Energy. En otro plano, varios analistas subrayan un punto en general soslayado: ¿qué papel le cabrá a la helioenergía en áreas como el Gobi, el Kalahari o el Sahara y la cadena de desiertos hasta Irán? Ese cinturón se diferencia de otras regiones “insoladas” en la ausencia de grandes poblaciones y núcleos de demanda. Pero, alguna vez, habrá tecnologías para trasmitir electricidad a larguísimas distancias.

Eso, sin contar nuevas tecnologías en carpeta. No obstante, el sector se halla todavía en la infancia. Aun si cristalizan las mejores proyecciones, la energía solar puede representar, al cabo de doce años, apenas 3 a 6% de capacidad instalada o 1,5 / 3% de generación efectiva. Será pues, sólo una pieza en el futuro mosaico destinado a sustituir los combustibles fósiles en la generación de electricidad, donde también juegan la energía nuclear y algo tan relevante en muchos países como ignorado por los analistas: la hidroelectricidad. 
Por otra parte, la helioenergía afronta problemas comunes a otros sectores emergentes. Por ejemplo, varias técnicas compiten para lograr los costos más bajos y, por el momento, se ignora cuáles se impondrán. Por supuesto, la aparición de otras cambiará la escena. 
El veloz crecimiento les ha producido escasez de insumos y altos márgenes, por igual, a los pioneros. Así, en Estados Unidos las refinadoras de silicio como Dow Corning, REC Solar o Wacker, o los fabricantes de componentes (First Solar, Q-Cells, SunPower) encuentran problemas. 
Alimentados por crecientes flujos de capital de riesgo y fondos inversores (US$ 3.200 millones en 2007), sus rivales innovadores ganan terreno. Eso plantea un triple peligro, aunque temporal: sobreoferta, baja de precios y deterioro financiero. 
Al recalentarse la competencia, los fabricantes de equipos generadores deben recortar gastos y mejorar procesos para producir células solares. Ello significa invertir en investigación y desarrollo o mudarse a países de menores costos. Al mismo tiempo, es preciso acceder a insumos sin atarse a socios tecnológicos inadecuados. 
 
No vacilar 
Esta evolución opera también en los servicios energéticos. Si vacilan en encarar inversiones de largo aliento hasta que el panorama sea más claro, cederán clientes, por ejemplo, a instaladores de paneles encima de grandes edificios. En otro plano, como es común en el sector, será necesario cierto grado de regulación en materia financiera y la oferta de energía. Dicho de otro modo, el Estado seguirá influyendo en el desenvolvimiento de la actividad. 
Aun en las zonas más favorables, la helioenergía continuará algunos años tras el punto de paridad. Vale decir, donde pueda competir en precios con las fuentes convencionales. Ese lapso es mayor en países como China o India, cuyas necesidades eléctricas requieren muchísima capacidad adicional y a bajo costo. Por ejemplo, vía carbón, un peligroso emisor de monóxido.
 
¿Nuevo tipo de panel? 
Modificando el proceso para producir paneles solares, Day4 Energy –una emprendedora establecida en Columbia británica, oeste de Canadá– encontró una forma de reducir costos en 25%. Así sostiene George Rubin, su presidente. 
La compañía ha desarrollado, en efecto, un electrodo que, junto con una estructura celular rediseñada, permite a los heliopaneles absorber más luz y operar a mayor voltaje. Ello eleva la eficiencia de paneles de silicones multicristalinos y aumenta la norma sectorial de 14 a 17% de rendimiento. 
A raíz de esa mayor eficiencia, los paneles solares de Day4 Energy generan más electricidad que los convencionales. No obstante, son más baratos. Al respecto, Rubin estima que su costo por vatio de helioenergía oscilará en torno de US$ 3 contra US$ 4 de las células comunes. En términos de electricidad, se traduce en unos 20 centavos por kilovatio/hora en zonas soleadas, o sea un quinto menos que los 25 centavos habituales en el negocio.
Otros experimentos 
Un tercer grupo de tecnologías podría bajar aún más los precios. En rigor, algunas aseguran que competirán con el costo promedio de la electricidad en Estados Unidos, que oscila en torno de 10 centavos por k/h. 
Sin embargo, estas variantes –que incluyen helioconcentradores y células para semiconductores de película ultradelgada– probablemente no estén listas en varios años. En cambio, la tecnología de Day4 llegará a la venta hacia principios de 2010. 
En los paneles solares convencionales, el silicón que convierte luz en electricidad está recubierto por una grilla de plata que conduce electrones y despliega puntos de conexión para “soldar” las células individuales que componen cada panel. 
Esta grilla consiste en filas de plata ultradelgadas que alimentan fibras más gruesas. Day4 las reemplaza con un nuevo electrodo, que contiene finas fibras de cobre, recubiertas de un adhesivo y reordenadas en film plástico. Esas fibras corren por encima y perpendiculares a las de plata, conectándolas a células vecinas. El nuevo electrodo, pues, conduce electricidad mejor que las fibras de plata solas y, además, ocupa menos espacio en el silicón que el otro sistema, por lo cual deja una mayor área capaz de absorber luz.

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