Científicos del MIT acaban con el mantra de la vida útil de los paneles solares: los módulos con una duración de 10 años pueden ser económicamente viables

Un nuevo estudio del Massachusetts Institute of Technology (MIT) muestra que, contrariamente a la creencia generalizada en la industria de la energía solar, los nuevos tipos de células y paneles solares no necesariamente tienen que durar de 25 a 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 a veces pueden tener sentido económico, incluso para instalaciones a gran escala, lo que potencialmente abre la puerta a nuevas y 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, escrito por Joel Jean, un ex postdoc del MIT y CEO de Swift Solar; Vladimir Bulović, profesor de ingeniería eléctrica e informática y director de MIT.nano, y Michael Woodhouse, del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) en Colorado.

"Cuando hablas con personas en el campo solar, dicen que cualquier panel solar nuevo tiene que durar 25 años", dice Jean, quien agrega que "esa es una gran barrera, porque no se puede probar una vida útil de 25 años en un año o dos, o incluso 10". Esa presunción convencional, dice, ha paralizado muchas nuevas tecnologías prometedoras. Las tecnologías de silicio cristalino dominan abrumadoramente el mercado solar, pero, según los investigadores, ese no tiene por qué ser así.

“Debemos recordar que, en última instancia, lo que a la gente le importa no es el costo del panel; es el costo nivelado de la electricidad". En otras palabras, es el costo real por kilovatio-hora entregado durante la vida útil del sistema, incluido el costo de los paneles, inversores, estanterías, cableado, tierra, mano de obra de instalación, permisos, interconexión de red y otros componentes del sistema, junto con los costes de mantenimiento.

Parte de la razón por la cual la economía de la industria solar se ve hoy de forma diferente a como se veía en el pasado es que el costo de los paneles se ha desplomado tanto que ahora, el costo del "equilibrio del sistema", es decir, todo excepto los paneles en sí, excede el de los paneles. Eso significa que, siempre que los paneles solares más nuevos sean compatibles eléctrica y físicamente con los sistemas de estanterías y eléctricos, puede tener sentido económico reemplazarlos con otros más nuevos y eficientes a medida que estén disponibles, mientras se reutiliza el resto del sistema.

"La mayor parte de la tecnología está en el panel, pero la mayor parte del costo está en el sistema", dice Jean. “En lugar de tener un sistema donde lo instale y luego reemplace todo después de 30 años, ¿qué sucede si reemplaza los paneles antes y deja todo lo demás igual? Una de las razones por las que podría funcionar económicamente es porque se están reemplazando por paneles más eficientes", lo que probablemente sea el caso, ya que se está explorando una amplia variedad de tecnologías más eficientes y de menor costo en todo el mundo.

Lo que el equipo encontró en su análisis es que "con algunas advertencias sobre la financiación, en teoría, puede llegar a un costo competitivo, porque sus nuevos paneles están mejorando, con una vida útil corta de 15 o incluso 10 años".

Aunque los costos de las células solares se han reducido año tras año, Bulović dice que "la expectativa de que uno tuviera que demostrar una vida útil de 25 años para cualquier nueva tecnología de paneles solares se ha mantenido como una tautología". En este estudio mostramos que a medida que los paneles solares se vuelven menos costosos y más eficientes, el balance de costos cambia significativamente”.

Uno de los objetivos del nuevo documento es alertar a los investigadores de que sus nuevos inventos solares pueden ser rentables incluso si tienen una vida relativamente corta y, por lo tanto, pueden adoptarse y desplegarse más rápidamente de lo esperado. Al mismo tiempo, dice, los inversores deben saber que pueden obtener mayores ganancias al optar por tecnologías solares eficientes que no se ha demostrado que duren tanto, sabiendo que periódicamente los paneles pueden reemplazarse por otros más nuevos y más eficientes.

"Las tendencias históricas muestran que la tecnología de paneles solares sigue siendo cada vez más eficiente año tras año, y estas mejoras continuarán en los próximos años", dice Bulović. Las células solares basadas en perovskita, por ejemplo, cuando se desarrollaron por primera vez hace menos de una década, tenían una eficiencia de solo un pequeño porcentaje. Pero recientemente, su rendimiento récord superó el 25 por ciento de eficiencia, en comparación con el 27 por ciento para la celda de silicio récord y alrededor del 20 por ciento para los módulos de silicio estándar de hoy, según Bulović.

Es importante destacar que, en los diseños de dispositivos novedosos, una celda solar de perovskita se puede apilar sobre otra perovskita, silicio o celda de película delgada, para elevar el límite máximo de eficiencia alcanzable a más del 40 por ciento, que está muy por encima del límite fundamental del 30 por ciento de tecnologías solares de silicio de hoy.

Bulović espera que el estudio "cambie el paradigma de lo que ha sido aceptado como una verdad global". Hasta ahora, dice, "muchas tecnologías prometedoras nunca tuvieron un comienzo, porque el listón está demasiado alto" sobre la necesidad de durabilidad.

Para su análisis, el equipo analizó tres tipos diferentes de instalaciones solares: un sistema residencial típico de 6 kilovatios, un sistema comercial de 200 kilovatios y un gran sistema a gran escala de 100 megavatios con seguimiento solar. Utilizaron parámetros de referencia NREL para los sistemas solares de EEUU. Y una variedad de suposiciones sobre el progreso futuro en el desarrollo de tecnología solar, la financiación y la eliminación de los paneles iniciales después del reemplazo, incluido el reciclaje de los módulos usados. Los modelos se validaron utilizando cuatro herramientas independientes para calcular el costo nivelado de electricidad (LCOE), una medida estándar para comparar la viabilidad económica de diferentes fuentes de electricidad.

En los tres tipos de instalación, descubrieron que, dependiendo de los detalles de las condiciones locales, el reemplazo con nuevos módulos después de 10 a 15 años podría en muchos casos proporcionar ventajas económicas mientras se mantienen los muchos beneficios ambientales y de reducción de emisiones de la energía solar. El requisito básico para la competitividad de costes es que cualquier nueva tecnología solar que se instale en los EEUU debe comenzar con una eficiencia de módulo de al menos el 20%, un costo de no más de 30 centavos por vatio y una vida útil de al menos 10 años, con el potencial de mejorar en los tres.

Jean señala que las tecnologías solares que se consideran estándar hoy en día, en su mayoría basadas en silicio pero también en variantes de película delgada como el telururo de cadmio, "no fueron muy estables en los primeros años. La razón por la que duran de 25 a 30 años hoy es porque que se han desarrollado durante muchas décadas”.

El nuevo análisis ahora puede abrir la puerta para que algunas de las nuevas tecnologías prometedoras se implementen a una escala suficiente para desarrollar niveles similares de experiencia y mejora con el tiempo y para tener un impacto en el cambio climático antes de lo que podrían sin el reemplazo del módulo, dice. "Esto podría permitirnos lanzar ideas que habrían muerto en la vid" debido a la percepción de que una mayor longevidad era esencial, dice Bulović.