Impacto social y económico de la energía solar fotovoltaica

Se entiende como energía a la capacidad de producir trabajo y se tienen diferentes unidades de medida según el área de aplicación. La energía puede medirse en Joules [J], electrón-volts [eV] y kWh. La fuente de energía más importante en el planeta Tierra es el Sol, una esfera gaseosa intensamente caliente con un diámetro de 1.39 × 109 metros y que se encuentra a una distancia que oscila entre 147 y 152 millones de kilómetros de la Tierra entre el invierno y el verano. El Sol es considerado como un gigantesco horno termonuclear que funde átomos de hidrógeno en helio, resultando una pérdida de masa que es convertida en 3.8 × 1020 MW de energía electromagnética que radía de su superficie hacia el espacio. Se calcula que en la atmósfera exterior de la Tierra se reciben 1.37 kW/m2 (cantidad conocida como constante solar).

Utilizando una cantidad llamada Masa de aire promedio de 1.5 (AM1.5) sobre la superficie de la Tierra se tiene una energía electromagnética del 2% en radiación ultravioleta (UV), 54% en el espectro visible y 44% en el infrarrojo (IR). Bajo estas condiciones, la insolación sobre la superficie de la Tierra decrece en un 27% respecto a la medida fuera de la atmósfera a alrededor de 1.0 kW/m2 (una AM1.5, insolación de 1 kW/m2 y temperatura de 25°C conforman las denominadas condiciones estandar de prueba, un estandar de caracterización de módulos solares fotovoltaicos). Esta energía es suficiente para calentar la atmósfera, los oceanos y los continentes, hacer crecer las plantas, mover el aire y, en general, permitir el ciclo de la vida. Es interesante saber que la Tierra recibe siete mil veces la energía que consume en un periodo detrminado.

Desde el punto de vista de la tecnología solar fotovoltaica, al analizar su desarrollo respecto a eficiencia y costo se encuentra un escenario positivo. En 1883 el inventor norteamericano Charles Fritts construye la primera celda solar de selenio con una eficiencia del 1%, actualmente las celdas solares de multiunión más avanzadas registran eficiencias del orden de 45% aunque son poco comerciales. Sin embargo, las celdas de silicio monocristalino, con eficiencias cercanas al 25% tienen un costo mucho menor, determinado por la Ley de Swanson. La Ley de Swanson dice que cada vez que la producción de modulos solares fotovoltaicos se duplica, el costo baja un 20%, de tal manera que, en 1977 se tenían costos de $76.76 USD/W, mientras que en 2014 se tienen reportados 0.36 USD/W. Combinando el perfeccionamiento de la tecnología de fabricación de celdas solares para incrementar la eficiencia y su producción en grandes volúmenes con el decremento en costo, el escenario es bastante halagador.

Las caidas de precio provocarán un incremento en capacidad instalada por pequeños y grandes productores, incrementan la demanda, produciendo de nuevo más caidas de precio. De esta manera, la energía solar fotovoltaica se hace más barata y accesible a usuarios que hace años, no tenían posibilidad de acceder a esta tecnología provocando un impacto social y económico positivo. La tecnología solar fotovoltaica tiene algunas ventajas adicionales, por ejemplo, para aplicaciones de bajo consumo, la energía se produce precisamente en el lugar que se consume, no se generan ruidos durante la conversión de energía y se puede tener una conexión al servicio de energía convencional para inyectar excedentes y convertirse en generador/consumidor según convenga.

La Universidad Politécnica de Tulancingo desde 2008 ha iniciado proyectos relacionados a la energía solar fotovoltaica desde la Ingeniería en Electrónica con énfasis en Telecomunicaciones y Control. Actualmente se tiene una Maestría en Energías Renovables con dos líneas de investigación, energía solar y energía eólica con proyectos de iluminación con tecnología LED para los andenes y explanadas que comunican a las unidades académicas, un laboratorio y exterior de la cafetería. Se cuenta con un Laboratorio de Energías Renovables que permite a alumnos de ingeniería y posgrado participar en proyectos, o generar los propios para poner en práctica los conocimientos adquiridos en la Institución.

Referencias:

[1]. John A. Duffie, William A. Beckman. (2006). Solar engineering of thermal processes. USA: John Wiley & Sons.

[2]. Solar Energy Potential in Mexico's Northern Border States, Woodrow Wilson, international Center for Scholars, Mexico Institute, 2012.

[3]. http://www.altonivel.com.mx/42784-mexico-podria-ser-una-potencia-en-energia-renovable.html


Dr. Felipe Coyotl Mixcoatl
Coordinador de la Maestría en Energías Renovables