Un nuevo estudio muestra que, contrario a la creencia generalizada en el sector de la energía solar, los nuevos tipos de células y paneles solares no tienen necesariamente que durar entre 25 y 30 años para ser económicamente viables en el mercado actual.
Más bien, los paneles solares con una vida útil inicial de tan solo 10 años pueden tener sentido económico en ocasiones, incluso para instalaciones a escala de red, lo que podría abrir la puerta a prometedoras tecnologías fotovoltaicas solares que se han considerado insuficientemente duraderas para un uso generalizado.
Los nuevos hallazgos se describen en un artículo en la revista Joule, de Joel Jean, exbecario posdoctoral del MIT y director ejecutivo de la empresa emergente Swift Solar; Vladimir Bulović, catedrático de ingeniería eléctrica e informática y director de MIT.nano; y Michael Woodhouse, del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) de Colorado.
«Cuando hablas con personas del sector solar, dicen que cualquier nuevo panel solar tiene que durar 25 años», afirma Jean. «Si alguien presenta una nueva tecnología con una vida útil de 10 años, nadie la va a considerar. Eso se da por sabido en el sector, y es bastante paralizante».
Jean añade que «eso es una barrera enorme, porque no se puede demostrar una vida útil de 25 años en uno o dos años, ni siquiera en diez». Esa presunción, afirma, ha dejado en segundo plano a muchas tecnologías nuevas prometedoras, mientras que las tecnologías convencionales de silicio cristalino dominan abrumadoramente el mercado solar comercial. Sin embargo, según han constatado los investigadores, no tiene por qué ser así.
«Hay que tener en cuenta que, en última instancia, lo que a la gente le importa no es el coste del panel, sino el coste nivelado de la electricidad», afirma. En otras palabras, se trata del coste real por kilovatio-hora suministrado durante la vida útil del sistema, incluidos el coste de los paneles, los inversores, las estructuras de soporte, el cableado, los terrenos, la mano de obra de instalación, los permisos, la conexión a la red y otros componentes del sistema, junto con los costes de mantenimiento continuo.
Una de las razones por las que la economía del sector solar es hoy distinta a la del pasado es que el coste de los paneles (también conocidos como módulos) se ha desplomado tanto que ahora los costes del «equilibrio del sistema» —es decir, todo excepto los propios paneles— superan a los de los paneles. Esto significa que, siempre que los paneles solares más nuevos sean compatibles eléctrica y físicamente con las estructuras de soporte y los sistemas eléctricos, puede tener sentido económico sustituir los paneles por otros más nuevos y mejores a medida que estén disponibles, reutilizando el resto del sistema.
«La mayor parte de la tecnología está en el panel, pero la mayor parte del coste está en el sistema», afirma Jean. «En lugar de tener un sistema en el que se instala todo y luego se reemplaza todo a los 30 años, ¿y si se reemplazan antes los paneles y se deja todo lo demás igual? Una de las razones por las que eso podría funcionar económicamente es que se sustituyan por paneles más eficientes», lo que probablemente ocurra, ya que se están explorando en todo el mundo una gran variedad de tecnologías más eficientes y de menor coste.
Afirma que lo que el equipo descubrió en su análisis es que «con algunas salvedades en materia de financiación, en teoría se puede alcanzar un coste competitivo, porque los nuevos paneles son cada vez mejores, con una vida útil de tan solo 15 o incluso 10 años».
Aunque los costes de las células solares han ido bajando año tras año, afirma Bulović, «la expectativa de que había que demostrar una vida útil de 25 años para cualquier nueva tecnología de paneles solares se ha mantenido como una tautología. En este estudio demostramos que, a medida que los paneles solares son menos caros y más eficientes, el equilibrio de costes cambia significativamente».
Afirma que uno de los objetivos del nuevo artículo es alertar a los investigadores de que sus nuevos inventos solares pueden ser rentables aunque tengan una vida útil relativamente corta, y que, por tanto, podrían adoptarse y desplegarse más rápido de lo esperado. Al mismo tiempo, afirma, los inversores deberían saber que pueden obtener mayores beneficios optando por tecnologías solares eficientes que quizá no se hayan demostrado que duren tanto, sabiendo que periódicamente los paneles pueden sustituirse por otros más nuevos y eficientes.
«Las tendencias históricas muestran que la tecnología de los paneles solares es cada vez más eficiente año tras año, y es probable que estas mejoras continúen durante los próximos años», afirma Bulović. Las células solares de perovskita, por ejemplo, cuando se desarrollaron por primera vez hace menos de una década, tenían eficiencias de solo unos pocos puntos porcentuales. Sin embargo, recientemente su rendimiento récord superó el 25 % de eficiencia, frente al 27 % de la célula de silicio récord y a cerca del 20 % de los módulos de silicio estándar actuales, según Bulović. Es importante señalar que, en nuevos diseños de dispositivos, una célula solar de perovskita puede apilarse sobre otra célula de perovskita, de silicio o de película delgada, para elevar el límite máximo de eficiencia alcanzable a más del 40 %, muy por encima del límite fundamental del 30 % de las tecnologías solares de silicio actuales. No obstante, las perovskitas presentan problemas de longevidad en funcionamiento y aún no se ha demostrado que puedan acercarse a cumplir el estándar de 25 años.
Bulović espera que el estudio «cambie el paradigma de lo que se ha aceptado como verdad universal». Hasta ahora, afirma, «muchas tecnologías prometedoras ni siquiera llegaron a arrancar, porque la exigencia en materia de durabilidad se fija demasiado alta».
Para su análisis, el equipo examinó tres tipos diferentes de instalaciones solares: un sistema residencial típico de 6 kilovatios, un sistema comercial de 200 kilovatios y un gran sistema a escala de servicios públicos de 100 megavatios con seguimiento solar. Utilizaron los parámetros de referencia del NREL para los sistemas solares de EE. UU. y una variedad de supuestos sobre el progreso futuro en el desarrollo de la tecnología solar, la financiación y la eliminación de los paneles iniciales tras su sustitución, incluido el reciclaje de los módulos usados. Los modelos se validaron mediante cuatro herramientas independientes para calcular el coste nivelado de la electricidad (LCOE), una métrica estándar para comparar la viabilidad económica de distintas fuentes de electricidad.
En los tres tipos de instalación, comprobaron que, según las particularidades de las condiciones locales, la sustitución por nuevos módulos tras 10 a 15 años podría, en muchos casos, aportar ventajas económicas, manteniendo al mismo tiempo los numerosos beneficios medioambientales y de reducción de emisiones de la energía solar. El requisito básico para la competitividad en costes es que cualquier nueva tecnología solar que se instale en EE. UU. parta de una eficiencia de módulo de al menos el 20 %, un coste de no más de 30 céntimos por vatio y una vida útil de al menos 10 años, con potencial para mejorar en los tres aspectos.
Jean señala que las tecnologías solares consideradas estándar hoy, principalmente basadas en silicio pero también variantes de película delgada como el telururo de cadmio, «no eran muy estables en los primeros años. La razón por la que hoy duran entre 25 y 30 años es que se han desarrollado durante muchas décadas». El nuevo análisis puede abrir ahora la puerta a que algunas de las prometedoras tecnologías más recientes se desplieguen a una escala suficiente para acumular niveles similares de experiencia y mejora con el tiempo, y para tener un impacto en el cambio climático antes de lo que podrían sin la sustitución de módulos, afirma.
«Esto podría permitirnos lanzar ideas que se habrían quedado en nada» debido a la percepción de que la mayor longevidad era esencial, afirma Bulović.
El estudio contó con el apoyo del programa de investigación Tata-MIT GridEdge Solar.
