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Últimos avances en tecnología fotovoltaica

6 min lectura

13 de diciembre de 2023

Autor: Andrés Muñoz

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  3. Últimos avances en tecnología fotovoltaica

Además de ser la fuente renovable que lidera el impulso a la transición energética en todo el mundo, la solar fotovoltaica es también la que experimenta más avances tecnológicos fruto de su versatilidad y de la madurez de la industria. Tanto es así, que se suceden los récords de eficiencia de conversión de las celdas fotovoltaicas gracias a la aparición de nuevos materiales como la perovskita. Además, su integración con otras fuentes, su capacidad de adaptarse en diferentes entornos y su compatibilidad con la inteligencia artificial, entre otras virtudes, permite que las aplicaciones de la energía solar crezcan de manera exponencial. En este artículo hacemos un repaso a los últimos avances tecnológicos y tendencias de aplicaciones de la tecnología.

Tecnologías disruptivas en la energía solar 

Más allá de las diferentes mejoras en los procesos de fabricación de paneles solares tanto policristalinos como monocristalinos, la fotovoltaica experimenta mejoras continuas fruto de la incorporación de tecnologías novedosas y disruptivas como la inteligencia artificial y/o el IoT, (Internet Of Things).

La primera forma una simbiosis con la fuente renovable basada en sensores y dispositivos de medida que logran que las instalaciones solares sean capaces de ofrecer mejores rendimientos gracias a sus lecturas y predicciones de producción solar. Los datos que captan ayudan a entender mejor el rendimiento de los equipos y a mejorar el mantenimiento predictivo, aquel que se lleva a cabo anticipándose a deterioros que causen problemas graves en la instalación. Esta metodología se implementa cada vez más tanto en grandes como en pequeños proyectos.

Otra tecnología disruptiva es el IoT (Internet of Things, por sus siglas en inglés), que ha incorporado herramientas útiles como robots de limpieza de paneles o drones equipados con sensores térmicos que inspeccionan desde el aire el funcionamiento de los dispositivos. Esto aumenta el control y seguimiento de la operativa de una planta solar, y además sirve incluso para comprobar el impacto ambiental de las instalaciones.

A la par de estas incorporaciones, lo más relevante en los últimos tiempos es la aparición de nuevas tecnologías en los paneles solares.

Paneles solares bifaciales 

La llegada de los paneles bifaciales supuso un antes y un después en la generación de energía solar. La ganancia extra de estos módulos que son capaces de producir electricidad también desde la cara posterior puede llegar a ser de un 30% más que en el caso de paneles convencionales. Su eficacia depende del albedo, de la separación entre las filas de paneles solares y la altura de estos.

El primero de los conceptos hace referencia a la cantidad de luz reflejada en la superficie con respecto a la radiación incidente. Varía en función de la época del año (por la posición del Sol) y, sobre todo, por el material del terreno. En el caso de un terreno árido, su albedo será mayor que el de una superficie oscura. A modo de ejemplo, la nieve puede reflejar hasta el 90% de la luz mientras que un terreno de hierba seca puede quedarse en menos de un 35%.

Con la apuesta en I+D, los grandes fabricantes están logrando maximizar la producción de esas caras posteriores de los paneles para aprovechar toda la superficie disponible de estos equipos.

Perovskita; el material revolucionario 

Si hay un elemento que ha irrumpido en la industria fotovoltaica con fuerza ese es la perovskita, mineral sintético que se utiliza en la actualidad para producir celdas fotovoltaicas capaces de alcanzar eficiencias superiores al 20%.

Se trata de un elemento formado por titanio, oxígeno, estroncio y carbonato de calcio, cuyo funcionamiento en una celda solar es parecido al de las tradicionales de silicio, con la diferencia que la perovskita tiene una menor vida útil.

En pruebas efectuadas por numerosos laboratorios como el NREL de Estados Unidos, se ha descubierto que este material cuenta con excelentes capacidades para absorber luz y una alta movilidad de los elementos portadores de carga eléctrica, algo que da como resultado equipos de alta eficiencia con oportunidades para implementar una tecnología de bajo costo y escalable en la industria solar.

No obstante, alcanzar y aprovechar este potencial requiere de superar barreras como su estabilidad y toxicidad con el medio ambiente. Una vez abordadas estas problemáticas, estamos frente a una tecnología con un gran potencial para la industrial fotovoltaica, en especial la fabricación de módulos fotovoltaicos.

En definitiva, la perovskita es considerado el mineral del futuro debido a su alta eficiencia, su menor coste de producción al estar formado por componentes sintéticos, y otras propiedades físicas como una mayor flexibilidad y un peso ligero.

A la fecha de publicación de este artículo, el récord de eficiencia de conversión gracias a este material se sitúa en un 33,9%, alcanzado por la empresa LONGi Solar. Un valor muy superior al 20% teórico mencionado líneas arriba, lo que demuestra el potencial de este material si se sigue apostando por su investigación y desarrollo.

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El futuro de las células solares 

Sumado a este “santo grial” de la industria solar, el futuro de las celdas fotovoltaicas gira entorno a tamaños mayores y mejores eficiencias. Para lograrlo, se busca continuamente la mejora en la producción y en la obtención del silicio puro, el mineral que copa el 95% de la producción en todo el mundo.

Una de las novedades de la industria de los últimos meses es la unión de varios fabricantes de paneles solares para pedir la estandarización en el tamaño de celdas solares, con el fin de facilitar labores en la cadena industrial y evitar problemas de desarrollo de componentes. Pese a este requerimiento, se prevé que los fabricantes sigan maximizando la superficie de captación del panel pese a que su tamaño se limite. Un ejemplo de esto es la reducción de los contactos metálicos que producen sombras, llevado a cabo por varios de los grandes fabricantes.

La energía solar en industrias 

Las facilidades de financiación promovidas por las empresas desarrolladoras de proyectos de autoconsumo están facilitando que se acelere el sector autoconsumo en la industria.

En un contexto de estancamiento económico, las empresas ven como la energía solar se convierte en una gran aliada para ahorrar en sus facturas energéticas y reducir su huella de carbono.

No obstante, en ocasiones el acceso a la financiación para acometer estos proyectos puede resultar una tarea complicada, y de ahí la aparición de mecanismos como los PPA de autoconsumo, que permiten a las industrias contar con una instalación fotovoltaica pagando un precio de la energía muy competitivo durante muchos años, hasta convertirse en propietarios definitivos de su instalación.

Esta opción ha ganado mucho protagonismo en los últimos tiempos, dado que la empresa no necesita una gran inversión inicial puesto que es el desarrollador el que la desembolsa. En los próximos años, independientemente de cómo esté el precio de la electricidad, las instalaciones de autoconsumo continuarán expandiéndose por todo el tejido industrial como una tendencia consolidada.

Movilidad impulsada por energía solar 

La llegada del vehículo eléctrico supuso un nuevo avance de la transición energética. España, no obstante, es todavía de los países de Europa donde menos se venden, según la Asociación de Fabricantes de Automóviles de Europa (ACEA), ya que entre modelos híbridos y eléctricos apenas se llega al 11% de los coches vendidos en 2023, lejos de países como Portugal o Francia.

La infraestructura de recarga eléctrica es una pieza fundamental para este despliegue de la movilidad sostenible, con el fin de garantizar al usuario que pueda recargar sus baterías en diversos lugares. Y en esta recarga es donde encontramos otra de las tendencias más comunes en los últimos tiempos; fotovoltaica para abastecer el suministro eléctrico.

Desde marquesinas solares hasta pequeños proyectos de generación con energía fotovoltaica, que la electricidad consumida por vehículos 0 emisiones sea “verde” tiene todo el sentido del mundo. Por ello, y aprovechando la gran competitividad de costes de la tecnología, los paneles fotovoltaicos se están expandiendo incluso en grandes superficies de estacionamiento para abastecer con electricidad renovable los puntos de recarga de vehículos eléctricos e híbridos.

Sistemas de almacenamiento de energía solar 

La apuesta masiva por energía solar contempla un desafío importante para el futuro cercano; los precios cero a horas centrales del día.

Dado que la energía solar ayuda a abaratar el precio en el mercado diario, el aumento de la capacidad instalada y, en consecuencia, de kWh producidos, conlleva que la energía más barata se encuentre en las horas de mayor radiación solar. Aunque esto es una buena noticia para los consumidores, los desarrolladores de proyectos también reciben una menor remuneración si la electricidad que inyectan a la red en esa franja horaria es más económica.

La solución a ello es la integración de sistemas de almacenamiento, que benefician tanto al consumidor como al productor que vende electricidad. Para el consumidor, le permite gestionar la energía que han producido los paneles solares y consumirla cuando más lo necesita. Para el productor, le ayuda a gestionar su capacidad y aportar al sistema eléctrico un mayor equilibrio, eliminando la famosa “curva de pato”.

En los próximos años, los avances tecnológicos que puedan abaratar los costes de los sistemas de almacenamiento y mejorar sus prestaciones ayudarán a aprovechar al máximo la energía solar, una tecnología que sigue aumentando su eficiencia y eficacia gracias al aporte de tecnologías disruptivas y aplicaciones novedosas que, en su conjunto, aportan más valor a una transición energética necesaria y urgente.

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Autor: Andrés Muñoz

Ingeniero en Energía y Máster en Gestión y Dirección de Empresas Industriales. Postgrado en Ingeniería Eólica y Energía Termosolar. Apasionado de las Energías Renovables, emprendedor y Dir. Ejecutivo de Infoenergética.

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