Fotovoltaicas: orgullosas de vendas, en eficiencia

2011/07/01 Urruzola Arrate, Manex - Elhuyar Zientziaren Komunikazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria

A fotovoltaica é una tecnoloxía nova que crece a gran velocidade. O espectacular crecemento das vendas nos últimos anos xerou importantes cambios nos mercados mundiais. Pola contra, a eficiencia dos sistemas fotovoltaicos ha mellorado pouco na última década. A redución de custos, as políticas de subvención e as marxes de beneficio xogaron un papel maior no éxito do negocio que os resultados das liñas de investigación. Tamén especulacións.
Fotovoltaicas: orgullosas de vendas, en eficiencia
01/07/2011 | Urruzola Arrate, Manex | Elhuyar Zientzia Komunikazioa
(Foto: © Iawa/350RF)

A suma de todas as células fotovoltaicas producidas no mundo o ano pasado xeraría 27 gigawatios. É a potencia equivalente á dunhas 30 centrais nucleares. Respecto da produción de 2009, o incremento foi do 120%. Á vista da evolución dos últimos anos, no mundo non hai ningún outro sector que crece con tanta velocidade. E este ritmo de crecemento comparouse co auxe da tecnoloxía informática nos primeiros anos.

Así as cousas, a electricidade solar está a dar grandes pasos paira conseguir un nivel significativo de xestión enerxética. E parece que no futuro manterase esta tendencia. Por exemplo, en 2008 só o 0,06% da electricidade mundial tivo orixe fotovoltaica. Pois ben, o director da Axencia Internacional da Enerxía (IEA), Nobuo Tanaka, afirmou que paira 2050 o 20% ou 25% da electricidade mundial podería ser solar. Recoñece que a AEMA desestimou o potencial das renovables ao longo dos anos. "É certo que fomos moi conservadores en torno ao potencial das renovables, pero agora somos cada vez máis verdes", di Tanaka.

Federico Recart, investigador do Instituto de Tecnoloxía Microelectrónica (TIM) e profesor da UPV, cre que a tecnoloxía fotovoltaica será un sector estratéxico no panorama enerxético do futuro. "A baixa eficiencia de cada placa solar, que pode roldar os 150 watts por metro cadrado, non significa que os sistemas fotovoltaicos poidan achegar pouca enerxía. A clave está en cantidade". E as cifras van en aumento. A modo de exemplo, a potencia fotovoltaica instalada en Europa en 2010 superou por primeira vez a eólica e a hidroeléctrica.

Con todo, fronte ao crecemento do mercado fotovoltaico en produción e vendas, a eficiencia da súa tecnoloxía non mellorou tanto nos últimos anos.

Sinxelos avances en investigación

Na base das placas poden existir varios materiais, pero se se quere destacar un exemplo, o caso das células de silicio cristalino é significativo. Este tipo representa o 86% das células do mundo. As investigacións levadas a cabo en materias primas e procesos produtivos permitiron mellorar a eficiencia destas células en torno ao 3% nos últimos dez anos, concretamente do 15% ao 18% nas células máis frecuentes. "A pesar de que a mellora é importante, está claro que este incremento non só non explica o despegamento das vendas", afirma Recart.

Pero hai marxe de mellora. E é que, segundo explica Recarte, "con materiais ideais --e silicio próximo a este material ideal -, o límite termodinámico da eficiencia deste tipo de células é do 41%". Con todo, segundo a Asociación Europea da Industria Fotovoltaica (EPIA), a eficiencia das células de silicio cristalino non superará o 23% paira 2020. Aínda que é una mellora, non se espera ningunha revolución nese sentido.

Co obxectivo de aproximarse a este límite do 41%, aplicouse una tecnoloxía de alta concentración en células de silicio monocristalino. Trátase dunha tecnoloxía de alta precisión, que mellora a súa eficiencia até un 28%, pero que segue aumentando considerablemente o seu prezo e que non recibiu resposta satisfactoria no mercado.

Federico Recart é doutor en enxeñaría, profesor da UPV e investigador do Instituto de Tecnoloxía Microelectrónica (TIM). Nesta organización realízanse investigacións no campo dos fotovoltaicos paira posteriormente trasladar os resultados e aplicacións ao ámbito industrial. Ed. : Manex Urruzola.

Tamén se avanzaron noutras tecnoloxías como as células de teluro de cadmio. A pesar de que nos últimos anos a súa eficiencia mellorou lixeiramente por encima do 3%, aínda son menos eficientes que as de silicio cristalino. Son máis baratas, iso si, pero só o 5% da cota de mercado mundial foi alcanzado por este tipo de células.

Os mellores resultados déronse, sen dúbida, en células con múltiples xuntas. Adoitan ser de arseniuro de galio e aplicando tecnoloxía de alta concentración neste tipo de células, a eficiencia chegou até o 40%. Teñen ademais unha marxe de mellora importante: "en teoría, o límite de eficiencia con materiais ideais en células multi-articulares é do 86,6%", afirma Recart. Con todo, estes sistemas son de momento moi caros e a relación calidade prezo non merece a pena paira usos comerciais. Por iso, non tiveron ningún éxito no mercado.

Redución de custos

Aínda que as investigacións están a levarse a cabo con materiais diversos, o negocio fotovoltaico está estreitamente ligado ao silicio. Ao redor do 95% das células solares que se formaron o ano pasado tiveron como materia prima principal o silicio.

Fai 10 anos, o silicio utilizado paira a fabricación de placas solares proviña principalmente dos excedentes da industria microelectrónica. Pero as cousas cambiaron: "cando viron que había negocio no campo da fotovoltaica apareceron novos fabricantes e novos procesos", afirma Recart. Ademais dos avances tecnolóxicos, o investigador do TIME menciona outro factor importante. As escalas subiron moitísimo: hai unha década unha fábrica que podía producir 10 megawatts ao ano era grande, pero na actualidade poden xerar 500 megawatts ao ano. Isto abaratou a produción de silicio. E aí está unha das claves do incremento de vendas.

Pero a caída dos prezos dos fotovoltaicos tamén se debe a que os salarios de produción son máis baratos, a prevención de riscos laborais máis flexible, os impostos máis brandos... "A produción moveuse aos países baratos", explica Recart. De feito, até hai poucos anos Xapón, Estados Unidos, España e Alemaña foron os principais produtores mundiais. Pero en pouco tempo producíronse grandes cambios. Asia alcanzou un liderado absoluto na cota de mercado, situándose o 82% da produción de células fotovoltaicas en Asia. Fai tres ou catro anos, un país que nin sequera aparecía nas listas de vendas, China, creou en 2010 a metade das células fotovoltaicas do mundo.

As empresas vascas dedicadas á venda de maquinaria para a produción de tecnoloxía fotovoltaica --como Gorosabel ou Mondragon Assembly, entre outros- teñen actualmente os seus principais clientes en China e India.

Aínda que as investigacións están a levarse a cabo con materiais diversos, o negocio fotovoltaico está estreitamente ligado ao silicio. Ed. : © iStockphoto.com/Gerenme.

Así, oito das dez primeiras empresas do ranking dos principais produtores celulares do mundo son de China, Taiwan e Xapón. Neste top só aparece unha empresa estadounidense e alemá. Con todo, as grandes compañías con sede central nos países occidentais están a dirixir a súa produción a China e India, impulsadas pola competitividade de custos.

Subvencións e prezos

Con todo, para comprender a revolución nas vendas da tecnoloxía fotovoltaica hai máis fíos que ter en conta. Uno deles é o da demanda. E é que os compradores do mercado fotovoltaico están completamente cotizados: A Unión Europea, Estados Unidos de América e Xapón son os clientes que aglutinan practicamente a totalidade da actividade mundial, sendo Alemaña, con diferenza, o líder mundial en número de placas compradas e instaladas. Preto da metade das placas fotovoltaicas do mundo están instaladas en Alemaña.

Por tanto, a enerxía fotovoltaica é consumida maioritariamente polos países ricos. Ou devandito doutro xeito, a demanda baséase en políticas de determinados países. En concreto, nas políticas de prezos que se establezan mediante subvencións. "As subvencións concedidas por estes Estados clientes acenderon o lume da produción", explica Recarte. "Ás veces estas subvencións foron excesivas e fomentaron a especulación". En 2008, por exemplo, cando aos propietarios de instalacións fotovoltaicas pagábaselles a 45 céntimos cada hora de quilowatt, a potencia fotovoltaica instalada no país aumentou un 600% nun ano. Así o explica Heikki Mesa, experto en enerxía e cambio climático: "os promotores instalaron grandes parques fotovoltaicos, moito máis baratos que as instalacións de paneis de casas particulares, sabendo que cobrarían as bonificacións durante 25 anos. Pero en lugar de pagar estas bonificacións polo Estado, os consumidores pagabámolas a través da nosa tarifa eléctrica". Recart engade: "ademais, en definitiva, boa parte destas bonificacións ían directamente aos produtores de placas, empresas chinesas".

Pero ao cabo dun ano sucedeu o contrario: "O mercado español foi unha seca total en 2009", afirma Recarte. De feito, mediante o decreto de fixación de prezos, o goberno español reduciu o prezo quilowatt hora da fotovoltaica de 45 a 32 céntimos. O dato da importancia das subvencións públicas neste xogo é que o prezo da electricidade que pagan os consumidores na súa factura habitual é duns 12 céntimos por quilowatt/hora.

Mirando ao futuro

Pero máis aló do prezo que se paga pola enerxía eléctrica, na situación enerxética actual --a crecente demanda, e a contaminación das fontes máis explotadas e as reservas limitadas, por unha banda -, as fontes renovables convertéronse en imprescindibles.

A proliferación de novas liñas de produción e de factores cada vez máis competitivos é imparable. Ed. : © iStockphoto.com/Gerenme.

Nesta conxuntura, as placas fotovoltaicas teñen importantes vantaxes: son silenciosas, limpas e de longa duración, que non esgotan recursos adicionais aos do sol para o seu funcionamento. Pero non todo é ouro. Estas placas requiren un gran consumo enerxético. De feito, unha placa fotovoltaica debería funcionar durante dous anos para devolver a enerxía necesaria para a súa produción. "A vida útil destas placas é maior de 25 anos, polo que non é para tanto", explica Recarte. Con todo, para poder competir cos combustibles fósiles, a enerxía fotovoltaica debe mellorar a súa eficiencia e reducir aínda os custos de produción.

O enorme crecemento experimentado polo mercado fotovoltaico nos últimos anos fixo que as predicións para o futuro non sexan fáciles. Nin a curto prazo. Segundo as cifras que manexan as compañías produtoras, a suma de todas as células solares que se producirán en 2011 podería xerar entre 50 e 65 gigawatios. Esta é a potencia que poden fornecer ao redor de 60 centrais nucleares.

Pero está por ver se se conseguirá realmente producir todas estas células solares. E se o conseguimos, a clave será si logo pódense comercializar todos estes exemplares. De feito, se as vendas son inferiores ao esperado, a produción verase forzada a diminuír. E isto non será debido a que non se construirán novas liñas de produción. A proliferación de factores cada vez máis competitivos é imparable. Pola contra, as factorías máis antigas --as menos competitivas, as de fábula--, se diminúen as previsións de produción e de vendas, sen poder competir coas liñas de produción máis recentes, sen pechar, terían perdas.

Por tanto, se non se cumpren as previsións de vendas do mercado fotovoltaico mundial para 2011 --e isto non sería de estrañar as turbulencias que se produciron en Europa por mor dos decretos de prezos dos últimos anos-, os fabricantes de células solares recibirían unha enorme presión para reducir aínda máis os seus custos. É dicir, nos próximos meses espéranse tamén grandes variacións no mercado fotovoltaico. Pero no sector ninguén esperaba máis. Porque a fotovoltaica é unha tecnoloxía nova que crece a gran velocidade.

-
Os elementos básicos das placas fotovoltaicas son as células fotovoltaicas. Absorben os fotóns da luz e emiten os electróns, de maneira que traballando en serie crean corrente eléctrica nos paneis.
A produción de células solares en 2010 duplicou o ano anterior. Os produtores do sector consideran que en 2011 vai pasar outro tanto.
Na gráfica de liñas móstranse as mellores eficiencias das células solares obtidas nos últimos 35 anos en diferentes laboratorios. Os mellores resultados obtivéronse mediante a aplicación de tecnoloxía de alta concentración en células multiarticulares. Con todo, estes sistemas seguen sendo custosos e non conseguiron ningún éxito no mercado. As máis comúns nas placas fotovoltaicas son, con diferenza, células de silicio cristalino. Poden ser de monocristalino ou multicristalino. As células de silicio monocristalino son máis eficientes pero máis caras. Ás células de silicio monocristalino, para conseguir unha maior eficiencia, pódeselles aplicar unha tecnoloxía de alta concentración, pero esta tecnoloxía non é barata e non recibiu resposta satisfactoria no mercado polo momento. Doutra banda, as células de teluro de cadmio teñen menor eficiencia e mellor prezo que todas as anteriores, pero alcanzaron unha baixa cota de mercado.
A produción de células solares está dominada por Asia, e os chineses ocupan o primeiro lugar. Os clientes proveñen maioritariamente de Europa, sendo Alemaña, con diferenza, o principal cliente do mundo.
Fonte: Revista Photon
(Fonte: NREL)
(Fonte: Navigant consulting)
Urruzola Arrate, Manex
Servizos
277
2011
Outros
019
Enerxías renovables
Artigo
Seguridade