Un artículo científico del NREL Hope Wikoff, publicado por los investigadores Samantha Reese y Matthew Reese, ha abordado cómo reducir el impacto medioambiental de la energía fotovoltaica. Bajo el título ‘Energía incorporada y carbono a partir de la fabricación de telururo de cadmio y silicio fotovoltaico’, concluye que estas dos tecnologías ayudan a reducir las emisiones de carbono y cumplen los objetivos globales de descarbonización, pero sus procesos de fabricación pueden generar emisiones de gases de efecto invernadero.
Para comprender el impacto general de estas tecnologías ecológicas en los objetivos globales de descarbonización, el equipo observó más allá de las métricas tradicionales como el costo, el rendimiento y la confiabilidad. Evaluaron la energía y el carbono incorporados, es decir, la energía hundida y las emisiones de carbono involucradas en la fabricación de un módulo fotovoltaico, así como el tiempo de recuperación de la energía (el tiempo que tarda un sistema fotovoltaico en generar la misma cantidad de energía que se requiere para producirlo.
Este artículo destaca porque une dos enfoques, fabricación y ciencia. Samantha Reese explica que han combinado el análisis del ciclo de vida con la ciencia de los materiales para explicar los resultados de las emisiones de cada tecnología y examinar los efectos de los avances futuros. El objetivo es identificar áreas donde se necesita investigación adicional.
Factores que influyen en la descarbonización
Tanto la ubicación de fabricación como el tipo de tecnología tienen un gran impacto en el carbono incorporado y representan dos aspectos clave que hay que tener en cuenta para influir en la descarbonización.
Al observar las combinaciones de redes eléctricas actuales en los países que fabrican energía solar, los autores descubrieron que la fabricación con una combinación de energía más limpia, en comparación con el uso de una combinación rica en carbón, puede reducir las emisiones. Además, aunque la energía fotovoltaica de silicio actualmente domina el mercado, las tecnologías fotovoltaicas de película delgada como el CdTe y las perovskitas brindan otro camino para reducir la intensidad de carbono.
Este conocimiento es importante debido al limitado presupuesto de carbono disponible para respaldar la escala esperada de fabricación fotovoltaica en las próximas décadas.
Matthew Reese comenta que si se quieren alcanzar los objetivos de descarbonización establecidos por el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático, hasta una sexta parte del presupuesto de carbono restante podría usarse para fabricar módulos fotovoltaicos. Esa es la clave del problema, «se debe realizar una gran cantidad de fabricación para reemplazar las fuentes de energía que se utilizan en la actualidad», añade el investigador.
Tecnologías fotovoltaicas de película delgada
La esperanza de los autores es que, al ilustrar la magnitud del problema, su artículo haga que la industria analice de nuevo el uso potencial de las tecnologías fotovoltaicas de película delgada, como CdTe, y la fabricación con mezclas de red limpias.
En última instancia, es primordial acelerar la incorporación de fuentes de energía con bajas emisiones de carbono en la combinación de la red eléctrica.
Una de las grandes fortalezas de la energía fotovoltaica es que tiene este ciclo de retroalimentación positiva. A medida que la red eléctrica es más limpia, en parte agregando más energía fotovoltaica, la fabricación de esta tecnología también será más limpia, lo que a su vez hará que la energía fotovoltaica sea un producto aún mejor, según explica Nancy Haegel, directora del Centro de Ciencias de Materiales de NREL.