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Por qué la energía solar fotovoltaica más barata es clave para abordar el cambio climático
La rápida caída del precio de la energía solar ha transformado nuestra forma de pensar acerca de la energía limpia. Pero todavía tiene que ser mucho más barato.
30 de junio de 2021
Andrea Daquino
A fines de 2007, menos de 10 años después de la existencia de la empresa, Google se lanzó al frente de la energía limpia. Con una fanfarria de aplausos a lo largo y ancho de Silicon Valley y mucho más allá, RE declarado
Sería demasiado fácil ver esto como una admisión de fracaso: la gran tecnología jugando en un campo del que no sabía nada, con la arrogancia por la que se conoce a Silicon Valley. Pero algo más estaba pasando. El cambio de estrategia de Google fue un reflejo del creciente éxito de la solar sector . Google se dio cuenta de que sus energías estaban mejor dirigidas hacia la ampliación masiva de las tecnologías renovables existentes cuyo precio se había desplomado, en lugar de inventar otras nuevas.
Esta historia fue parte de nuestra edición de julio de 2021
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Si bien Google logró el cambio de I + D a implementación, podría decirse que todavía apostó fuerte por ampliar la tecnología equivocada. A principios de la década de 2010, la carrera solar parecía una reñida competencia entre fotovoltaica solar (VP) y energía solar concentrada a gran escala (CSP), que utiliza fluidos calentados por el sol para impulsar turbinas de energía. Google invirtió rápidamente más de mil millones de dólares en una gran cantidad de empresas de servicios públicos y energías renovables, incluidas grandes inversiones en los equipos de CSP BrightSource Energy y eSolar. Una década más tarde, estas opciones no parecen prometedoras, ya que la CSP también ha estado perdiendo frente a las continuas y rápidas caídas de costos de la fotovoltaica.
Google no es el único que juzga mal repetidamente la caída del precio de las células solares en las últimas décadas y su impacto en nuestra forma de pensar acerca de la energía limpia. Los costos de la energía solar fotovoltaica se redujeron aproximadamente por un factor de 10 en la última década, además de las ya impresionantes disminuciones de costos hasta ese momento, para una disminución total de alrededor de un factor de cien desde que el presidente estadounidense Jimmy Carter presentó paneles solares en la Casa Blanca. en 1979. (Ronald Reagan los derribó en 1986, durante su segundo mandato como presidente).
Para ponerlo en perspectiva, si la gasolina hubiera bajado de precio de manera similar desde los niveles de 1979, hoy costaría centavos por galón. La gasolina, por supuesto, es una mercancía, cuyos precios fluctúan por una serie de razones tecnológicas, económicas y políticas. Los precios de la energía solar fotovoltaica también se ven impulsados por todos estos factores, pero a lo largo de los años, la tecnología ha dominado claramente. (Este año, los precios de los módulos solares fotovoltaicos han aumentado alrededor de un 18 % debido a una crisis temporal en la cadena de suministro de silicio).
En su último año Perspectiva energética mundial , la Agencia Internacional de Energía declaró que la energía solar fotovoltaica es la fuente de electricidad más barata de la historia para lugares soleados con un bajo costo de financiamiento. Estas dos calificaciones son importantes. El sol es obvio: la energía solar siempre será más barata en Phoenix, Arizona, que en la ciudad de Nueva York, pero el informe concluyó que la energía solar ahora es más barata que el carbón y el gas natural en muchos lugares.
La energía solar debe ser tan barata que tenga sentido financiero construir nueva capacidad solar y cerrar plantas de carbón y gas en funcionamiento que sigan generando dinero para sus propietarios.
El financiamiento es clave para explicar por qué esto es cierto. La energía solar fotovoltaica y otras energías renovables, como la eólica, tienen gastos operativos bajos o casi nulos: los costos iniciales siempre han sido el gran obstáculo, y la financiación ha sido una de las principales razones. Gracias en parte a varias políticas gubernamentales, la inversión solar se ha vuelto mucho menos riesgosa durante la última década, liberando dinero barato.
Como resultado, el despliegue de energía solar fotovoltaica ha aumentado rápidamente; ahora es la fuente de electricidad de más rápido crecimiento a nivel mundial, y parece que lo será por algún tiempo. Sin embargo, parte de una base baja de capacidad instalada, muy por detrás del carbón, el gas, la energía hidráulica, la energía nuclear e incluso la energía eólica, que ha sido barata durante más tiempo. Y ahí radica uno de los mayores problemas de la energía solar fotovoltaica. Puede que sea la forma de electricidad más barata para muchos, pero eso por sí solo no hace que la transición a la energía limpia sea lo suficientemente rápida.
Necesitamos cada vez más avances tecnológicos. ¿Por qué detenerse en la paridad de red, el punto en el que es tan barato construir y operar energía solar fotovoltaica como suministrar electricidad a través de fuentes de energía fósil? ¿Por qué no un 10% más barato? ¿Por qué no esforzarse por reducir los costos por otro factor de 10 dentro de una década? Tales reducciones son necesarias porque el sagrado objetivo de paridad de la red es engañoso: la verdadera pregunta es en qué momento las empresas de servicios públicos abandonarán las plantas de carbón existentes y cambiarán a la energía solar, en lugar de simplemente evitar agregar nueva capacidad de carbón. La energía solar debe ser tan barata que tenga sentido financiero construir nueva capacidad solar y cerrar plantas de carbón y gas en funcionamiento que sigan generando dinero para sus propietarios.
Todo eso exige una política que impulse la tecnología solar existente y apoye la I+D en nuevas tecnologías. El paquete completo incluye investigación, desarrollo, demostración, implementación y difusión de tecnología. Cada paso a lo largo de esta cadena merece el apoyo directo del gobierno, teniendo en cuenta que también se vuelve cada vez más costoso a medida que se avanza en la cadena.
como ser mas barato
Para optimizar mejor las inversiones para llegar a una energía solar aún más barata, vale la pena comprender qué factores han reducido el costo de la energía renovable en las últimas décadas.
Científico de sistemas de energía del MIT jessica trancik y su grupo descubren que las drásticas reducciones en los costos de las celdas solares en el transcurso de tres décadas se pueden atribuir en gran medida a tres factores: I+D que conduce directamente a mejoras en la eficiencia del módulo (cuánta luz solar se convierte en electricidad) y otros avances tecnológicos fundamentales ; economías de escala atribuidas al tamaño de las plantas de fabricación de células solares y al creciente volumen de insumos como el silicio; y mejoras logradas a través del aprender haciendo.
Nada de eso es demasiado sorprendente, pero lo que es menos obvio es que la contribución relativa de cada uno varía mucho con el tiempo. De 1980 a 2000, la investigación y el desarrollo representaron alrededor del 60 % de las reducciones de costos, con economías de escala que llegaron al 20 % y el aprendizaje práctico en un distante tercer lugar en torno al 5 %; otros factores en gran medida no atribuibles explican el saldo. Eso tiene sentido; fue un período de avances impresionantes en la eficiencia de las células solares, pero no un momento de fabricación e implementación significativos. Desde entonces, el péndulo ha oscilado desde la I+D y las mejoras tecnológicas fundamentales hacia las economías de escala en la fabricación, que ahora representan más del 40 % de las reducciones de costes. Sin embargo, vale la pena señalar que los avances en la investigación aún representan alrededor del 40% de las disminuciones.
La lección para futuras inversiones que tienen como objetivo hacer que la energía solar sea aún más barata: debe haber un apoyo directo para los tres, sesgado hacia factores de economías de escala. Los hallazgos de Trancik solo consideran el módulo solar fotovoltaico en sí. Eso aún deja la instalación, la conexión a la red y otros factores que conforman los costos totales del sistema. Estas son áreas que probablemente mejorarán a medida que los técnicos y las empresas adquieran más experiencia. Si bien los resultados de los subsidios para aumentar las instalaciones de energía solar fotovoltaica parecen ser, en el mejor de los casos, mixtos, políticas como las tarifas reguladas, que ofrecen contratos favorables a largo plazo a los productores de energía solar fotovoltaica, y la cartera renovable o estándares de energía limpia, que establecen objetivos de cantidad para energías renovables, muestran resultados claros en el impulso de la implementación general.
No hay almuerzo gratis
A pesar de la caída del precio de la energía solar, la transición a las energías renovables seguirá siendo costosa. La gran pregunta, por supuesto, es qué tan costoso se compara con qué: el cambio climático también conlleva costos. La energía solar barata se vuelve aún más atractiva desde el punto de vista financiero para los desarrolladores si se consideran los costos sociales y ambientales de las emisiones de carbono de los combustibles fósiles.
Mucho aquí depende del costo social del carbono (SCC), un recuento del daño financiero que cada tonelada métrica de dióxido de carbono emitida hoy causa a la economía, la sociedad y el medio ambiente y, por extensión, cuánto cada tonelada de CO2 emitido debe costar. Es un número que dice mucho sobre el costo real del carbón y otros combustibles fósiles, y sobre el apoyo adecuado para la energía solar fotovoltaica y otras energías renovables.
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Cómo la caída de los costos solares ha renovado las esperanzas de hidrógeno limpio A medida que las naciones hacen cálculos difíciles sobre cómo cumplir sus objetivos climáticos, el hidrógeno verde parece cada vez más esencial.El último SCC de EE. UU. , calculado por la administración Biden, sitúa la cifra en alrededor de 50 dólares por tonelada de CO2 emitida ahora. Pero eso es sin duda una subestimación. Algunos calculan que el SCC supera los $300 por tonelada de CO2, después de tener en cuenta por completo el daño futuro causado por las emisiones de carbono y las incertidumbres sobre el cambio climático.
Cualquiera que sea el número que elija, significa que el carbón, el petróleo y el gas natural serán mucho más caros si tiene en cuenta los costos totales de las emisiones de gases de efecto invernadero. Solo entonces las tecnologías bajas en carbono estarán en el mismo campo de juego que los combustibles fósiles.
Un precio explícito del carbono a través de un impuesto o un sistema de comercio de emisiones debería estar entre esos pasos, pero no debería detenerse ahí. Por un lado, la cartera renovable o los estándares de energía limpia también establecen un precio para el carbono. Los estándares actuales de la cartera renovable de EE. UU. a nivel estatal se traducen en precios de carbono equivalentes de alrededor de $ 60 a $ 300 por tonelada de CO2, muy dentro del rango de las estimaciones recientes de SCC. A norma federal de electricidad limpia , parte del Plan de Empleo Estadounidense propuesto por la administración de Biden, podría estar en un rango similar y sería justificable de manera similar sobre la base de los rangos SCC actualizados.
Tal estándar federal de electricidad limpia sería una gran ayuda para la energía solar fotovoltaica y otras energías renovables, pero la política climática no debe terminar con la fijación de precios del carbono. También debe incluir subsidios directos para el despliegue y apoyo a la I+D.
La secuencia de políticas más productiva podría ser algo como esto: primero reducir el costo de las energías renovables para crear una alternativa económicamente viable a los combustibles con alto contenido de carbono, luego fijar el precio del carbono a través de un precio directo, un estándar de electricidad limpia o algo similar. La combinación de los dos debería conducir a un rápido despliegue de energías renovables a escala. En muchos sentidos, eso es precisamente lo que sucedió, y apunta a la clara necesidad de que la administración Biden y otros presionen para que se fije un precio al carbono en cualquier forma que pueda ocurrir.
Pero si el objetivo es la energía solar fotovoltaica mucho más barata, también será fundamental aumentar la I+D para impulsar nuevas mejoras en la eficiencia de las células solares y encontrar avances en la fabricación que permitan ahorros aún mayores. Y es fundamental seguir explorando las fronteras científicas en busca de otros materiales solares que algún día puedan ser aún más eficientes y económicos.
La energía solar fotovoltaica es barata, pero no es gratuita. Pagar el precio para hacerlo cada vez más barato valdrá la pena.
Gernot Wagner enseña economía climática en la Universidad de Nueva York. Es el autor de la próxima Geoingeniería: La apuesta.