ENERGÍA RENOVABLE

Puede pensar que los paneles solares se han perfeccionado, pero aún podemos hacerlos aún mejores y más baratos.

El costo de convertir la luz solar en electricidad ha caído más del 90% en la última década. La energía solar es ahora la forma más barata de generación de energía de nueva construcción.

¿Trabajo hecho? No exactamente. En este momento, la energía solar funciona bien a precios competitivos y puede ayudarnos a reducir las emisiones de manera significativa. Pero con menos del 5 % de la electricidad mundial suministrada por energía solar, apenas estamos al comienzo.

Los paneles solares de 2022 son como los teléfonos móviles gruesos de la década de 1990. Mucho más es posible con la misma tecnología subyacente.

Es probable que Australia desempeñe un papel clave en el progreso global. Durante décadas, hemos estado a la vanguardia del desarrollo y despliegue de tecnología solar. Hemos mantenido el récord de rendimiento de las células solares de silicio durante 30 de los últimos 40 años. Ahora tenemos más energía solar desplegada per cápita que cualquier otro país de la OCDE, cubriendo cerca del 15 % de nuestras necesidades de electricidad. Más del 80 % de los nuevos paneles solares del mundo se basan en la célula PERC, una tecnología desarrollada en Australia.

Entonces, ¿qué sigue para la energía solar? Cientos de investigadores de toda Australia se centran en dos objetivos: reducir aún más los costos y generar la mayor cantidad de electricidad posible a partir de la luz solar entrante.



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¿Por qué la energía solar necesita mejorar?

La energía solar tiene el potencial de transformar nuestras industrias, el transporte y la forma en que vivimos, si llevamos la tecnología lo más lejos posible.

La electricidad ultrabarata abre enormes posibilidades, desde convertir el agua en hidrógeno verde para servir como almacenamiento de energía o para usar en procesos industriales, hasta electrificar el transporte, los sistemas de energía y todo lo demás para lo que usamos combustibles fósiles.

El año pasado, la agencia de energía renovable de Australia expuso su visión de la energía solar de ultra bajo costo. El objetivo es ambicioso pero alcanzable.

Para 2030, la agencia quiere que las células solares comerciales alcancen una eficiencia del 30 %, frente al 22 % actual. Quiere que los costos del sistema completo a gran escala (paneles, inversores y transmisión) caigan en un 50% a 30 centavos por vatio.

Tomará una investigación intensiva. Más de 250 investigadores australianos están trabajando para lograr estos objetivos en el Centro Australiano de Fotovoltaica Avanzada, una colaboración entre seis universidades y CSIRO.

paneles solares
El silicio tiene más para ofrecer, con algunos materiales nuevos superpuestos.
Michael Wilson/UnsplashCC POR

¿Puede el silicio realmente seguir dando?

Las celdas solares convierten la luz del sol en electricidad sin partes móviles. Cuando la luz del sol golpea el silicio, el material comúnmente utilizado en las células solares, su energía libera un electrón capaz de moverse dentro del material, al igual que los electrones se mueven en cables o baterías.

Los paneles solares en su techo probablemente comenzaron como arena del desierto, se fundieron en sílice, se refinaron en silicio y se refinaron nuevamente para formar polisilicio puro al 99,999%. Durante décadas, este material versátil ha estado en el centro del éxito de la energía solar. Es importante destacar que es escalable, desde el tamaño de la cabeza de un alfiler hasta matrices que cubren kilómetros cuadrados.

Pero para obtener el máximo absoluto de la luz solar que cae sobre estos paneles, debemos ir más allá del silicio. No podemos alcanzar eficiencias del 30% solo con silicio.

Conozca la celda tándem: un sándwich solar. Debido a que el silicio solo puede absorber un máximo del 34 % de la luz visible, los investigadores se concentran en agregar capas de otros materiales para capturar diferentes longitudes de onda de la luz.

Las perovskitas son una opción. Esta familia de materiales se puede imprimir o recubrir a partir de una fuente líquida, lo que hace que su procesamiento sea económico. Cuando apilamos este material sobre silicio, vemos un salto importante en la eficiencia de las células solares.

Si bien es prometedor, todavía hay problemas que resolver, específicamente, garantizar que las perovskitas puedan durar los más de 20 años que esperamos de los paneles de silicio.

cristales de perovskita
Las perovskitas son abundantes y útiles, pero el truco es hacer que duren.
Shutterstock

Los investigadores también están analizando otros materiales, como polímeros y calcogenuros, un grupo de minerales comunes que incluyen sulfuros que se han mostrado prometedores en células solares delgadas y flexibles.

Cualquier material nuevo no solo debe funcionar bien para convertir la luz solar en electrones, sino que también debe ser abundante en la corteza terrestre, disponible a bajo costo y lo suficientemente estable como para garantizar una vida útil prolongada. Los calcogenuros, por ejemplo, están hechos de elementos comunes como cobre, estaño, zinc y azufre.

Si podemos llegar al 30% de eficiencia, pagaría enormes dividendos. Los costos de establecer una gran granja solar se reducirían drásticamente. Con celdas solares más eficientes, necesita menos paneles y menos terreno para obtener la misma potencia de salida.

También haría que los combustibles fósiles fueran aún menos competitivos. La energía a carbón y los motores de los automóviles tienen una eficiencia de alrededor del 33 al 35 %, lo que significa que la mayor parte de la energía contenida en los combustibles fósiles se pierde en forma de calor y ruido. También hay que pagar para suministrar continuamente el combustible. La energía solar y eólica son gratuitas una vez que haya establecido la planta.

¿Cómo podemos reducir aún más los costos?

En la actualidad, el costo de la energía de la nueva energía solar en Australia es de 50 dólares australianos por megavatio hora. (El carbón negro cuesta alrededor de $ 100 / Mwh). Eso es según la evaluación de costos de energía 2021-22 de CSIRO.

Para 2030, nuestra agencia de energía renovable quiere reducir eso a solo $15/Mwh, o 1,5 centavos por kilovatio hora. La energía solar a este costo, junto con el almacenamiento, brindaría energía confiable y de bajo costo las 24 horas del día, los 7 días de la semana.

Los costos disminuirán a medida que aumentemos la eficiencia de las células solares, a medida que los módulos duren más y a medida que encontremos formas más rentables de fabricar e implementar las tecnologías solares.

La electricidad solar de muy bajo costo será transformadora, lo que permitirá a Australia desarrollar una nueva capacidad en las industrias actuales y emergentes, como la conversión de hidrógeno y amoníaco en fuentes de combustible, el procesamiento ecológico del acero y el aluminio e incluso el procesamiento del propio silicio, por lo que puede hacer más paneles solares.

Incluso con la tecnología actual, se espera que la demanda de energía solar se duplique una y otra vez en los próximos diez años. Eso significa que también será necesario descubrir cómo la industria solar puede crecer de manera sostenible y cómo reciclar los paneles solares a medida que los primeros paneles solares lleguen al final de su vida útil y necesiten ser renovados.

La innovación australiana inició el boom solar. A medida que se intensifica el cambio climático, y crece la necesidad de energía limpia producida localmente, el país bañado por el sol puede ayudar una vez más a acelerar la transición del mundo para alejarse de los combustibles fósiles.



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