El calentamiento global ocasionará que la energía fotovoltaica sea menos eficiente - World Energy Trade

El calentamiento global ocasionará que la energía fotovoltaica sea menos eficiente

El rendimiento de los paneles solares se verá afectado en la medida que avanza el calentamiento global.

El rendimiento de los paneles solares se verá afectado en la medida que avanza el calentamiento global.

Energía Solar
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Las celdas fotovoltaicas son notablemente sensibles a la temperatura. Un nuevo estudio conducido por el Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha revelado como el calentamiento global reducirá la eficiencia de las instalaciones futuras de paneles alrededor del planeta para finales de siglo.

La energía solar es una extraordinaria fuente renovable y una de los más importantes mecanismos para reducir la dependencia energética del planeta en los combustibles fósiles. Las esperanzas están puestas en que ésta y otras fuente renovables como la energía eólica y el hidrógeno, puedan ayudar a revertir el calentamiento que está amenazando el ambiente y como consecuencia la existencia de vida en el planeta.

Al observar el desenvolvimiento del siglo 21, hay dos eventos que son bastantes probable que ocurran en el planeta en las décadas por venir. El primero, la temperatura del planeta será mayor y segundo, los paneles solares se incrementarán considera. Ahora bien, si colocamos estos dos hechos en conjunto, surge una interrogante, ¿de qué manera el cambio climático afectará la producción de energía fotovoltaica?.

Figura 1. Cambio de temperatura entre 2000 y 2100 de acuerdo al escenario RCP4.5

El caso es que el cambio climático probablemente tendrá impacto significativo en la generación de energía solar. Es bien conocido que el desempeño de los paneles solares está influenciado por las condiciones meteorológicas locales como la radiación solar, temperatura, humedad atmosférica y concentración de aerosoles. La incidencia de la radiación solar en el planeta estará influenciada por los factores antes mencionados, ocasionando gran variabilidad, en consecuencia algunas áreas tendrán mayor luz solar que otras.

Los factores del cambio climático que contribuyen al incremento de la temperatura y humedad resultarán en la reducción del rendimiento de toda la tecnología solar fotovoltaica.

El silicón es el principal material en la tecnología actual de paneles solares, este material es particularmente sensible a las altas temperaturas. Las celdas fotovoltaicas crean corriente cuando la luz solar transfiere la energía a los electrones en este material. Este proceso crea “orificios” cargados positivamente en la estructura que fluye en dirección opuesta a los electrones.  

El proceso de investigación 

Un factor importante en la eficiencia de las celdas fotovoltaicas es la tasa a la cual los electrones se recombinan con los orificios, un proceso que los coloca fuera de Cambio de temperatura (K) la banda de conducción y así reduce el desempeño. Esta tasa es altamente sensible a la temperatura: A mayor temperatura, mayor es la tasa de recombinado. 

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Esto seguramente jugará un rol significativo en el calentamiento global. Los investigadores del MIT calculan que en promedio el rendimiento del poder fotovoltaico se reducirá en 0,45% por cada grado de incremento en la temperatura. 

El calentamiento global es un aspecto bien documentado del cambio climático y realizar las proyecciones de cómo evolucionará la temperatura del planeta es una de las actividades realizadas por el International Panel on Climate Change (IPCC), el cual ha realizado varias predicciones basadas en diferentes estimados de las emisiones futuras de gases de efecto invernadero (greenhouse-gas).  

Los investigadores del MIT estudiaron el efecto de este cambio sobre los paneles PV de silicon usando los cambios de temperatura estimados por el IPCC, también se utilizó el conocido escenario de trayectoria de concentración de gases de efecto invernadero, Representative Concentration Pathway 4.5 o RCP4.5, en el cual las emisiones alcanzan su pico en el año 2040 e incrementará la temperatura global en 1,8 grados Kelvin para el 2100.

La figura 2 muestra el cambio global proyectado en la generación de energía para una instalación solar PV de silicón entre el año 2000 y 2100 con respecto a los cambios de temperatura mostrados en la figura 1. 

Figura 2. Cambio mundial proyectado en energía producida por PV de silicón

Los resultados de la investigación 

La reducción en la producción de energía se calculó al multiplicar la disponibilidad del recurso solar alrededor del mudo con el cambio de temperatura proyectado y el coeficiente de temperatura. El resultado del cálculo se muestra en la figura 2, en la medida que la temperatura se incrementa en todos los lugares de planeta, también lo hará la energía producida de origen fotovoltaico. Algunas regiones tendrán mayor impacto como el sur de los Estados Unidos, el Sur de África y Asia Central. 

Con los resultados se realizó una distribución estadística de los cambios en la producción de energía en el planeta, de lo cual se obtuvo que la reducción media es de 15 KWh/KWp, con algunas regiones que alcanza a 50 KWh/KWp. 


La unidad KWp representa la potencia pico, es la máxima que genera un panel o conjunto de paneles en las horas de máxima radiación: 1000 w/m2 (energía incidente por metro cuadrado) y a 25º C de temperatura ambiente. 


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Los investigadores hicieron algunas advertencias respecto a los resultados, tales como que la generación de energía de los paneles fotovoltaicos depende de otros factores, en particular de la cantidad de luz que incide sobre ellos, esto dependerá de la nubosidad y la humedad atmosférica. 

Así también señalaron que el factor -0,45%/K que se usó para calcular la caída de potencia, aun cuando es ampliamente aceptado, es un número representativo. Las innovaciones en la ciencia de los materiales pueden cambiar significativamente en el futuro. Por ejemplo materiales semiconductores con una banda más amplia como el Cadmium Telluride (CdTe) que tiene una caída significativamente menos en la eficiencia. 

 

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