Una fotovoltaica imbatible en precios multiplicará su capacidad mundial por siete hasta 2030

La energía solar fotovoltaica ya es la fuente de energía de menor costo en muchos mercados, y para 2030 será la tecnología de referencia de bajo costo en muchos más. La tecnología fotovoltaica ampliará su participación actual en el mercado por un factor de al menos siete veces en la próxima década, pero su potencial a largo plazo en el mix energético mundial es mucho mayor aún, según recoge DNV GL en su informe Tecnology Outlook 2030.

La generación eléctrica más barata para 2030

La energía solar fotovoltaica es actualmente el sector de energía renovable de más rápido crecimiento y se espera que crezca a un ritmo más fuerte hasta 2030 y años sucesivos. En 2017, la energía solar fotovoltaica proporcionó aproximadamente el 2% de la electricidad del mundo, solo una décima parte de la que proporciona la energía hidroeléctrica. Para 2030, se espera que la energía solar haya alcanzado a la energía hidroeléctrica, con ambas fuentes proporcionando casi el 15% de la electricidad total producida, señala el informe de DNV GL.

El costo de la energía solar fotovoltaica ha caído un 90% en los últimos 10 años, y DNV GL espera nuevas reducciones con el precio del sistema a gran escala cercano a $ 0,45 / W (DC) hacia 2030 en muchos mercados. Este precio está por debajo del costo de cualquier otra fuente de generación, por lo que todas las demás tecnologías de generación deberán competir con la energía solar fotovoltaica. La energía solar ya es líder en costos en muchos mercados en la actualidad, y la mejora continua en tecnología y economías de escala será el punto de referencia de precios en muchos más mercados en la próxima década.

Sorprendentemente, la mayoría de los desarrollos innovadores en la energía solar fotovoltaica provienen de una tecnología: la energía solar fotovoltaica de silicio cristalino, que ahora domina el mercado. A pesar de los avances en las tecnologías de película delgada que incluyen teluro de cadmio (CdTe) y las películas delgadas de selenio de cobre e indio y galio (CIGS) han capturado menos del 5% del mercado debido a las grandes inversiones y mejoras en el costo y la eficiencia de la cadena de suministro de silicio cristalino y sus instalaciones de fabricación.

A nivel mundial, las instalaciones a gran escala representarán casi el 50% de la capacidad solar mundial en 2030. Otras categorías conectadas a la red constituirán aproximadamente un 31% adicional, es decir, comercial e industrial más residencial conectado a la red, según la Hoja de ruta tecnológica internacional para fotovoltaica (ITRPV). Las instalaciones de microrred tendrán una participación menor, mientras que las instalaciones fuera de la red, una categoría para países en desarrollo como India y el continente de África Subsahariana representarán alrededor del 2% de la capacidad instalada. Sin embargo, ese 2% será invaluable para estas comunidades al proporcionar a cientos de millones de personas acceso a electricidad limpia y resistente de la que actualmente carecen.

Oportunidades e impactos en el mercado

Las plantas de almacenamiento solar + continuarán siendo atractivas en los mercados dinámicos de energía y en aquellos con una alta penetración de generación solar, como ocurre en varios estados de EEUU. Según DNV GL, el almacenamiento en estos y otros mercados permitirá a los desarrolladores y propietarios maximizar el valor de los activos solares y garantizar que la energía despachada se pueda entregar cuando y donde se necesite. El almacenamiento solar + llevará energía de respaldo a los clientes desde los hogares hasta hospitales, escuelas y negocios, especialmente relevante con la mayor intensidad del clima que se observa hoy y en el futuro.

Hay más espacio para mejorar los paneles fotovoltaicos de silicio cristalino. Estos tienen una cuota de mercado de casi el 95% y continuará dominando el mercado durante la próxima década. Las mejoras en la eficiencia y fiabilidad de las tecnologías de Emisor Pasivo y Celda Trasera (PERC) serán el enfoque principal en los próximos años, con tecnologías como las TOP-Con y heterounión de silicio que serán más competitivas debido a su mayor eficiencia y, en algunos casos, coeficientes de temperatura más bajos más relevantes en climas cálidos.

La eficiencia del módulo de silicio comenzará a acercarse al 25% en gran parte de la industria para 2030. Dadas las continuas y rápidas mejoras en el rendimiento del módulo de silicio, las tecnologías rivales experimentarán dificultades para ganar participación de mercado sin cambios sustanciales en su estructura de costos o CAPEX para la fabricación.

Según DNV GL, el rendimiento energético de los activos solares continuará creciendo. Los módulos bifaciales continuarán aumentando su participación de mercado a medida que la industria extraiga más energía de los módulos. La hoja de ruta ITRPV muestra una participación de mercado bifacial de más del 60% para 2030. Los módulos de vidrio doble pueden permitir una vida útil prolongada y rastreadores de un solo eje y los algoritmos de control avanzados actuarán para aumentar el rendimiento energético de estos sistemas. Los inversores inteligentes y los inversores de cadenas más grandes para la integración de la red y el control dinámico reducirán los costos de integración. Finalmente, las herramientas digitales permitirán sistemas de mayor rendimiento y menores costos de operación y mantenimiento.

El desarrollo de tecnologías como las células solares de perovskita podría traer un cambio radical en la trayectoria del costo de la energía solar fotovoltaica. Los paneles solares de película delgada de perovskita podrían ofrecer un mayor rendimiento y menor costo de fabricación y hasta ahora han demostrado ser muy prometedores en la conversión de la luz solar en electricidad, al menos en pruebas de laboratorio a pequeña escala. Las perovskitas han demostrado eficiencias superiores al 24% para las células de laboratorio, ya superiores a las de CdTe y CIGS con mejoras constantes en la estabilidad. Sin embargo, se deben realizar mejoras adicionales en la fiabilidad de la perovskita para ser realmente competitivos con el Si y las tecnologías de película delgada existentes, dado que estos productos están mejorando constantemente. Además, debe demostrarse la fabricación rentable a gran escala, aumentando el rendimiento del 16% observado para los mini módulos prototipo 4.

Los sistemas fotovoltaicos en tándem están dirigidos como una oportunidad para impulsar la eficiencia del módulo hacia el 30%, mejorando así el rendimiento energético y reduciendo el equilibrio de los costos del sistema, desde el montaje hasta la instalación. Los tándems de perovskita se han demostrado y pueden ofrecer un camino hacia módulos de bajo costo y alta eficiencia; sin embargo, la perovskita en células y módulos en tándem de silicio podría permitir mejorar la eficiencia de las tecnologías de silicio existentes y futuras y aprovechar la infraestructura y la cadena de suministro existentes, ayudando a incorporar las perovskitas en la parte posterior de la industria fotovoltaica de silicio.

Riesgos e incertidumbres

Con las nuevas tecnologías vienen los riesgos asociados con los mecanismos de degradación nuevos e imprevistos, lo que, en opinión de DNV GL,  hace difícil demostrar que estas tecnologías son financiables y pueden funcionar como se espera en el horizonte financiero de más de tres décadas de los sistemas fotovoltaicos. Las tecnologías continuarán evolucionando, conduciendo a los sistemas hacia un mayor rendimiento, y surgirán soluciones de mercado para dar cuenta de tales riesgos y mitigarlos contractualmente, como ha sido el caso en mercados muy alejados de las industrias de energía solar y renovable. La mejora en las pruebas de productos y el análisis de datos que evalúan el rendimiento de los sistemas que emplean nuevas tecnologías ayudará a mitigar estos riesgos. El análisis avanzado de datos ayudará a cerrar el ciclo entre el modelado de nuevas tecnologías y la maximización del rendimiento de estos sistemas a medida que se implementan en el campo.

Las oportunidades durante la próxima década continuarán demostrando la versatilidad de las tecnologías solares, el desarrollo, la operación y los mecanismos de financiación; capitalizando la escalabilidad inherente de los módulos fotovoltaicos para llevar energía resiliente y despachable a mercados grandes y pequeños.