Debate: La TRE de la fotovoltaica

Queridos lectores,

Un lector me ha hecho llegar un análisis sobre la Tasa de Retorno Energético de la tecnología fotovoltaica instalada sobre cubiertas. De acuerdo con su análisis la energía consumida en la construcción de las placas se recuperaría en 2 a 3 años, lo cual implica que sobre una vida útil de unos 20 a 30 años la TRE de esta tecnología sería de entre 10 y 15. Otro estudio que hemos mencionado varias veces, el de Pedro Prieto y Charlie Hall, estima que la TRE de parques fotovoltaicos, calculadas empíricamente con datos reales y  considerando un amplio contorno energético, sería de 2,7. Yo conozco los argumentos de una y otra parte y por qué consideran erróneos los postulados de la otra. Dado que tenemos el vídeo de Pedro que enlazo arriba, creo conveniente reproducir aquí los cálculos de mi lector, Jaume Serrasolses, y que Vds. puedan debatir sobre el tema.

Salu2,
AMT
 

Latasa de retorno energética de la tecnología fotovoltaica

Larentabilidad de distintas tecnologías de conversión de energíasrenovables en electricidad se puede enfocar de muchas maneras. Porejemplo, bajo la óptica energética (energía obtenida /energíagastada), ambiental (por ejemplo emisiones de GEI por kWh),sociolaboral (empleos por MW instalado), o económico (coste en€/kWh, comparado con otras fuentes de energía).
Enesta contribución me centraré en analizar únicamente el primero,o sea la tasa de retorno energético de la tecnología fotovoltaica(FV), la cual ha sido un aspecto muy controvertido, con muchasleyendas urbanas que perviven con el tiempo a pesar de múltiplesestudios en sentido contrario. Todos hemos escuchado alguna vez quelas placas FV nunca acaban de generar toda la energía que hanconsumido en su fabricación. ¿Es ello cierto? Vamos a verlo.
Lametodología de análisis del ciclo de vida de un material, aparato,tecnología, etc., permite desentrañar algunas dudas sobre su costeenergético, de agua, de recursos naturales, de emisiones de GEI,contaminación generada a lo largo de su ciclo de vida, posibilidadde reciclaje al final de su vida útil, etc. Por tanto, los estudiosrealizados con esta metodología nos proporcionarán los datosnecesarios para responder a nuestras inquietudes sobre el tema.
Analizandovarios trabajos publicados en revistas científicas se observa quelos resultados pueden variar en función, además de los criteriosmetodológicos, del valor de los parámetros de cálculo. Algunos delos más importantes serían: zona geográfica (varía la radiaciónsolar, la composición del mix eléctrico del país …), lastecnologías analizadas (silicio amorfo, mono-policristalino, CdTe,etc.), considerar instalaciones completas o sólo placas FV, los añosde vida considerados, etc.
Losdatos ofrecidos a continuación resumen algunas de las conclusionesmás interesantes que se pueden obtener de la referencia siguiente: C.M. Fthenakis y H.C. Kim. “Photovoltaics: life-cycle analisys”. Solar Energy 85, pp. 1609-1628 (2011)


Paralas tecnologías de placa FV más utilizadas en estos momentos losresultados serían


Parasilicio cristalino el rango de los datos aportados oscila segúndistintas fuentes

Enconclusión, en zonas soleadas del planeta, el pay-backenergético se situaría entre menos de 2 y 3 años, en función dela radiación solar, teniendo en cuenta la energía primaria, no sólola electricidad gastada en su fabricación, respecto la electricidadgenerada por la instalación FV conectada a la red a lo largo de 30años. En cuanto a emisiones de GEI, a cantidad evaluada es muy bajarespecto a las fuentes tradicionales (ver tabla más adelante).

Hacetreinta años, los sistemas solares requerían 20 a 30 años defuncionamiento para recuperar la energía invertida en sufabricación.
Loscálculos anteriores están realizados a partir del consumo deenergía primaria, cuyo valor depende en parte del mix eléctricoadoptado, en este caso la media de varios países europeos. Por elloes significativo analizar los datos de un fabricante de placas FV(REC) que realiza la integridad de su proceso de fabricación enNoruega, donde la energía eléctrica es casi íntegramente defuentes de energía renovable, esencialmente hidráulica. Por ellosus emisiones asociadas a la fabricación (desde la producción sesilicio de grado fotovoltaico, hasta la fabricación de la placafotovoltaica) son muy bajas (figura siguiente), menores que las otrosfabricantes fotovoltaicos.



Resultadodel análisis del ciclo de vida de un kWh generado con estas 9tecnologías en gramos CO2 eq/kWh.CCGT (ciclo combinado de gas)
Fuente:REC
Otramanera de comparar la tecnología fotovoltaica con otras tecnologíasenergéticas que se utilizan para la generación de electricidad essobre la cantidad de materia prima necesaria para producir una unidadde energía, o sea un kWh.
Hacemás de 10 años hice una aproximación a este aspecto de ladependencia de recurso natural y la eficiencia de conversión de 5fuentes de energía: petróleo, carbón, nuclear y solar(fotovoltaica). Los resultados los ilustré con la imagen siguiente.

Publicadoen “Tejados fotovoltaicos. Energía solar conectada a la redeléctrica” Editorial Progensa. 2ª edición 2009.

Enaquella época toda la producción de silicio para la fabricación deplacas FV procedía del rechazo de la industria electrónica mundial.A partir de entonces, el incremento de la demanda de esta tecnologíaobligó a la industria solar a construir sus propias plantas deproducción de silicio de grado metalúrgico o grado fotovoltaico(menos exigente que el de grado electrónico). Sin embargo, laconclusión que se desprende de la imagen no ha cambiado. El silicio(actualmente es el semiconductor más utilizado en la fabricación decélulas FV) es el elemento más abundante en la Tierra (después deloxígeno), se encuentra en todas partes y su purificación a partirde la arena de cuarzo es un proceso no excesivamente complejo, aunquees intensivo en energía. Como hemos visto antes la amortización deesta energía se puede hacer en menos de dos años. La figuraanterior nos muestra que una pequeña cantidad de silicio (laempleada en placas fotovoltaicas de capa fina) puede convertir laenergía luminosa del sol en una enorme cantidad de electricidad, muysuperior que la que se puede obtener con la misma cantidad de mineralde uranio, y muchísima más que con las energías fósilestradicionales.
Elsilicio, aunque no sea renovable, sí es muy abundante, barato, biendistribuido y, además, se puede reciclar. Unido a una energíarenovable como la solar, la mejor distribuida de ellas, convierten ala tecnología fotovoltaica en una solución imbatible para lageneración limpia de energía eléctrica.

JaumeSerrasolses

4 comentarios en “Debate: La TRE de la fotovoltaica

  1. para mi la ecuacion es mucho mas simple_:
    se basa en considerar que la asignacion de costes esta mal de raiz, sabiendo en españa la energia es importada, y eso significa que por ejemplo quien tenga un 20% de energia producida de fuentes internas, se le descuenta un 20% el precio de la energia que consume, el motivo esconomico esta en que la dependencia esta en torno al 80%;;; si de esa ecuacion sale que a la gente le interesa tner placas solares o molinillos, genial, pues ya nace la ecuacion primaria del valor, pues no olvidemos que economicamente, se puede anular paro con estas cosas, pero una econmia sana no lo necesita, al menos si es como españa que no tiene moneda, pues puede simplemente expandir exportaciones.
    (actualmente esa ecuacion da muy positivo, pero que muchisimo, y ademas contribuiria al uso eficiente de la energia en los hogares, etc, etc.)

    1. la ecuacion planteada que no lo he explicado se basa en lo siguiente:

      en cargar impuestos por el importe de las subvenciones a toda la poblacion para compensar a la gente que opte por esta opcion, y de ahi nos nace la llamada eficiencia economica global.

      y es debida a que, tecnicamente dejas de importar la energia que es producida por ese recurso, con lo que al final si esa ecuacion da positivo es que es positivo ese sistema en coste global, que lo minimiza por unidades netas consumidas.

      y como he dicho, esa ecuacion sale positiva.

      (una pena el nivel de economia actual por cierto.)

      y el tema del 20%, es debido a que el nivel que llamaremos competitivo interno es del 20%, y se trata de incrementarlo, aunqeu a ese respecto habria que matizar alguna cosilla, pues mucho interno no es competitivo, sino subvencionado ineficientemente pues es a empresas, y yo he hablado de produccion en hogares, simplemente se trata de saber con esta formula si de donde parto puedo expandir esto.
      pues realmente lo unico que estoy haciendo es hacer el supuesto que si a todo el mundo le interesase esta formula, al final, la misma subvencion que doy es el impuesto mayor que pagan, y por tnato es neutro aunque subo el precio de la energia en hogares, pero como tabmien sube el valor de la energia que producen las placas sigue siendo neutro; pues los valores finales para consumo como demuestra esto son redundantes economicamente…. de cualquier modo por esto mismo si esta formula nace con primas indirectas de un 10%, mejor que mejor, pues asi no afecta a otros que tal vez no les convenga,

      el secreto de la subvenciones es precisamente esto, modificar precios relativos para enseñar a la gente que sus comportamientos son erroneos, pues a un precio inferior de la energia, esta ecuacion de modo directo no nace, pero sin embargo sigue estando como eficiente en el sistema.

      es una de las paradojas de la economia.
      y eso pasa por que si se mantiene el nivel de consumo al final las reduccion de importaciones son equivalentes a la variacion del precio de la energia final consumida como mucho, pero que es ahora producida internamente, aunque puede importarse las placas, sigue saliendo a cuenta.

  2. Habría que hacer los cálculos según la energía neta global. es decir para llegar a extraer 1 Tn de petroleo ¿cuanta energía se necesita? -depende de si es convencional o no, si es petroleo libio o iraki -barato- o el procedente de aguas profundas.
    En el caso de 1 Tn de toneladas de silicio – ¿cuanta energía en petroleo – que es el recurso escaso- se ha empleado en conseguirla (se entiende hasta que se tiene abastecida (como la Tn de petroleo)?. Lo mismo con el carbon -la maquinaria dfeisel que se emplea para su extracción consume petroleo.. Lo mismo para el uranio. Hay que hacer los cálculos en energía neta, porque sin petroleo sería imposible extraer el silicio y llevarlo a los diferentes procesos que desembocan en su estado final. Ahí esta parte del problema. Hay que imagirnmar cómo conseguir las diferentes toneladas si no existiera los combustiblews fosiles. El trnsporte a gran escala – barco, camiones ,..- es impensable sin petroleo

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