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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