Sabemos que los paneles solares se consideran limpios y ecológicos, pero ¿hasta qué punto son limpios?
Aunque en ciertos momentos de su ciclo de vida los paneles solares son responsables de las emisiones de carbono en comparación con otras fuentes de energía renovables, sigue siendo una fracción de las emisiones producidas por los combustibles fósiles como el gas natural y el carbón. A continuación, echamos un vistazo a la huella de carbono de los paneles solares.
Tabla de contenidos
Calcular la huella de carbono
A diferencia de los combustibles fósiles, los paneles solares no producen emisiones mientras generan energía; por eso son un componente tan importante de la transición energética limpia que se está llevando a cabo para reducir las emisiones totales de gases de efecto invernadero y frenar el cambio climático.
Sin embargo, las etapas de producción que conducen a la generación de energía solar sí causan emisiones, desde la extracción de metales y minerales de tierras raras hasta el proceso de producción de los paneles y el transporte de las materias primas y los paneles acabados. Por tanto, al determinar la huella de carbono neta de los paneles solares, es necesario tener en cuenta varios factores, como la forma de obtener los materiales utilizados para producir los paneles, la forma de fabricarlos y la vida útil prevista del panel.
Materiales de extracción
El componente básico de un panel solar es la célula solar, normalmente hecha de semiconductores de silicio que capturan y convierten el calor del sol en energía utilizable. Están formadas por capas de silicio positivas y negativas que absorben la luz solar y producen una corriente eléctrica al mover los electrones entre las capas positivas y negativas de la célula solar. Esta corriente se envía a través de las líneas de la rejilla metálica conductora del panel solar. Cada célula solar también está recubierta de una sustancia que impide la reflexión para que los paneles absorban el máximo de luz solar.
Además del silicio, los paneles solares también utilizan metales preciosos y de tierras raras como la plata, el cobre, el indio, el telurio y, para el almacenamiento de las baterías solares, el litio. La extracción de todas estas sustancias produce emisiones de gases de efecto invernadero y puede contaminar el aire, el suelo y el agua.
Es difícil cuantificar esas emisiones porque la transparencia varía a la hora de medir e informar sobre la huella de carbono asociada a la extracción, el procesamiento y el transporte de minerales y metales críticos. Un grupo de centros de investigación ha formado la Coalición sobre la Transparencia en la Investigación de Materiales para tratar de solucionar este problema mediante el desarrollo de normas en toda la industria para evaluar las emisiones de carbono de la minería. Sin embargo, hasta ahora ese trabajo se encuentra en sus primeras etapas.
Tipos de paneles solares
Hay más de un tipo de panel solar, y los distintos paneles tienen diferentes huellas de carbono. Los dos tipos de paneles solares comerciales actuales son el monocristalino y el policristalino, ambos hechos de células de silicio, pero producidos de forma diferente. Según el Departamento de Energía, estos módulos solares demuestran eficiencias de conversión de energía que oscilan entre el 18% y el 22%.
Las células monocristalinas se fabrican a partir de una única pieza de silicio cortada en pequeñas y finas obleas y fijadas al panel. Son las más comunes y tienen la mayor eficiencia. Las células solares policristalinas, en cambio, implican la fusión de cristales de silicio, lo que requiere mucha energía y, por tanto, produce más emisiones.
La energía solar de capa fina es una tercera tecnología que puede emplear uno de varios materiales, como el teluro de cadmio, un tipo de silicio, o el seleniuro de cobre, indio y galio (CIGS) para generar electricidad. Pero hasta ahora, los paneles de película fina carecen de la eficiencia de sus homólogos de silicio cristalino.
Las tecnologías solares emergentes pretenden aumentar aún más la eficiencia de la energía solar fotovoltaica. Una de las nuevas tecnologías solares fotovoltaicas más prometedoras que se están desarrollando en la actualidad es un material llamado perovskita. La estructura de los cristales de perovskita es muy eficaz para absorber la luz solar, y mejor que el silicio para absorber la luz solar en interiores y en días nublados. Las películas finas hechas de perovskita pueden dar lugar a paneles con mayor eficiencia y versatilidad; incluso pueden pintarse en edificios y otras superficies.
Y lo que es más importante, existe la posibilidad de que las perovskitas puedan ser fabricadas a una fracción del coste del silicio, y utilizando mucha menos energía.
Fabricación y transporte
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Actualmente, sin embargo, los paneles cristalinos de silicio son los más comunes: en 2017, representaban alrededor de 97% del mercado solar fotovoltaico estadounidense, y la mayoría absoluta del mercado mundial también. Sin embargo, el proceso de fabricación de los paneles de silicio produce emisiones considerables. Aunque el silicio en sí mismo es abundante, hay que fundirlo en un horno eléctrico a temperaturas extremadamente altas antes de aplicarlo al panel. Ese proceso suele depender de la energía de los combustibles fósiles, especialmente del carbón.
Los escépticos señalan el uso de combustibles fósiles en la producción de silicio como prueba de que los paneles solares no reducen tanto las emisiones de carbono, pero no es así. Aunque el silicio representa una parte del proceso de producción de paneles solares que consume mucha energía, las emisiones producidas no se acercan en absoluto a las de las fuentes de energía de los combustibles fósiles.
Otra consideración gira en torno a dónde se producen los paneles solares. La producción de paneles de silicio en China ha crecido considerablemente en las dos últimas décadas. En China, cerca de la mitad de la energía utilizada en ese proceso procede ahora del carbón, mucho más que en Europa y Estados Unidos. Esto ha suscitado la preocupación por las emisiones asociadas a los paneles fotovoltaicos, ya que la fabricación se concentra cada vez más en China.
Las emisiones del transporte suponen otro reto. La extracción de materias primas suele tener lugar lejos de las instalaciones de fabricación, que a su vez pueden estar a continentes y océanos de distancia del lugar de instalación.
Un Estudio de 2014 realizado por el Laboratorio Nacional de Argonne y la Universidad de Northwestern descubrió que un panel solar de silicio fabricado en China e instalado en Europa tendría el doble de huella de carbono en comparación con uno fabricado e instalado en Europa, debido a la mayor huella de carbono de China por las fuentes de energía utilizadas en la fabricación junto con la huella de emisiones asociada al envío de los paneles solares acabados a tan larga distancia.
Pero los investigadores afirman que la diferencia de emisiones entre China y otros grandes centros de fabricación podría disminuir con el tiempo si China adopta normas medioambientales más estrictas como parte de sus compromisos de reducción de emisiones. También existe un impulso para expandir la cadena de suministro fotovoltaica y la producción a nivel nacional en EE.UU., UE, y en otros lugares, lo que reduciría la dependencia de China.
Vida útil de un panel
La vida útil de un panel solar es otro factor importante para determinar su huella de carbono. La industria solar suele garantizar que los paneles durarán entre 25 y 30 años, mientras que el tiempo de recuperación de la energía -el tiempo que tarda un panel en pagar su «deuda de carbono» por las emisiones creadas durante la extracción, la fabricación y el transporte- suele ser de entre uno y tres años, dependiendo de factores como la ubicación y la cantidad de luz solar que recibe. Esto significa que un panel puede generar electricidad libre de carbono durante décadas después de ese breve periodo de amortización.
Y aunque los paneles solares más antiguos pierden definitivamente eficiencia con el tiempo, pueden seguir generando una cantidad significativa de energía durante años más allá de su garantía. Un estudio 2012 del Laboratorio Nacional de Energías Renovables descubrió que la tasa de producción de energía de un panel solar suele disminuir sólo un 0,5% al año.
La medición de la huella de carbono de un panel solar a lo largo de su vida útil también debe tener en cuenta cómo se desecha al final de su vida productiva, y si algunos paneles solares se retiran antes de tiempo.
Un estudio reciente de Australia descubrió que esto último es frecuente, con muchos incentivos para sustituir los paneles antes de que lleguen al final de su vida productiva. Los autores citan una combinación de incentivos gubernamentales que fomentan la instalación de paneles más nuevos y la tendencia de las empresas solares a solucionar un panel dañado simplemente sustituyendo todo el sistema fotovoltaico. Además, la gente suele querer cambiar sus sistemas tras unos pocos años de uso por otros más nuevos y eficientes que ofrecen un mayor ahorro de energía. La consecuencia para Australia es un crecimiento alarmante de los residuos electrónicos de los paneles solares desechados.
El reciclaje ofrece una solución parcial al problema de la eliminación, pero tiene el potencial de aumentar la huella de carbono cuando los paneles desechados deben transportarse largas distancias hasta las instalaciones de reciclaje. Los autores del estudio concluyeron que prolongar la vida útil de los paneles solares es esencial para resolver los problemas de emisiones y residuos asociados a la eliminación de los paneles al final de su vida útil.
Paneles solares frente a la electricidad estándar
Aunque no se puede negar que los paneles solares tienen una huella de carbono, aún no se compara con las emisiones de carbono y otros impactos ambientales que se derivan de la electricidad generada por combustibles fósiles.
Un estudio de 2017 publicado en Nature Energy realizó evaluaciones del ciclo de vida de las fuentes de energía renovables y no renovables y descubrió que la energía solar, la eólica y la nuclear tienen una huella de carbono mucho menor que la generada por los combustibles fósiles. Esto es cierto incluso cuando se tienen en cuenta las fuentes de emisiones «ocultas», como la extracción de recursos, el transporte y la producción, que, por supuesto, también están asociadas a los combustibles fósiles. El estudio descubrió que el carbón, incluso con la tecnología de captura y almacenamiento de carbono (CAC) desplegada, genera 18 veces la huella de carbono de la energía solar a lo largo de su vida, mientras que el gas natural tiene 13 veces la huella de emisiones de la energía solar.
Con el tiempo, la producción de paneles solares se ha vuelto más eficiente, y la investigación y el desarrollo en curso buscan constantemente aumentar la eficiencia al tiempo que se reducen los costes y las emisiones.
¿Cuánto mejor es la energía solar para el medio ambiente?
Las emisiones de carbono son sólo un factor importante a la hora de evaluar el impacto medioambiental de los paneles solares. Aunque la generación de energía solar en sí misma no es contaminante, la energía solar depende de metales y minerales no renovables. Esto implica operaciones mineras contaminantes y, a menudo, la pérdida de hábitat y biodiversidad, ya que se construyen minas y carreteras a través de zonas prístinas para facilitar el transporte de equipos y materias primas.
Al igual que con cualquier forma de generación de energía, algunas personas experimentarán mayores impactos adversos que otras, por ejemplo, quienes viven cerca de las operaciones mineras o de las instalaciones de fabricación de paneles que queman combustibles fósiles. Y hay impactos adicionales asociados a los residuos electrónicos de los paneles desechados.
Sin embargo, si consideramos el impacto medioambiental total de los paneles solares frente a la energía generada a partir de combustibles fósiles, no hay nada que objetar: La energía solar tiene un impacto mucho, mucho más limitado en cuanto a emisiones de carbono y contaminación. No obstante, a medida que el mundo vaya pasando a las fuentes de energía con bajas emisiones de carbono, será importante mejorar continuamente las normas y las prácticas destinadas a minimizar los impactos y distribuir las cargas medioambientales inevitables de forma más equitativa.
Consejos principales
- Los paneles solares no producen emisiones mientras generan electricidad, pero siguen teniendo una huella de carbono.
- La minería y el transporte de la materia prima no son suficientes.
- La minería y el transporte de los materiales utilizados en la producción de paneles solares y el proceso de fabricación representan las fuentes de emisiones más importantes.
- Se trata de un proceso de producción de electricidad.
- No obstante, la huella de carbono de un panel solar durante todo su ciclo de vida es muchas veces menor que la huella de carbono de las fuentes de energía basadas en combustibles fósiles.
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