Los paneles solares proporcionan la mayor y más barata fuente de energía renovable. Pero aún hay margen para reducir las elevadas emisiones que se generan al construir la infraestructura de energía solar.
Los paneles solares se han convertido en sinónimo de energía verde, pero la extracción y el procesamiento del silicio, el vidrio y el aluminio necesarios para fabricarlos requieren energía que no siempre es limpia.
Hay alternativas eficientes al silicio, pero estos materiales son escasos. Y si el mundo va a aumentar el uso de la energía solar, tenemos que encontrar alternativas más fáciles de obtener.
Las emisiones de CO2 de la producción de paneles solares dependen de la cantidad de electricidad procedente del carbón de la red local. Ejemplo de ello es que la producción de paneles chinos emite un 40% más de CO2 que los módulos construidos en Europa, según un estudio de la Agencia Federal de Medio Ambiente alemana (UBA).
Según el panel y el lugar de instalación, la energía fotovoltaica puede generar tanta energía como la utilizada en su producción en un plazo de cinco a 25 meses.
A continuación, cinco aspectos esenciales para la producción, el diseño y la longevidad de los paneles solares que influyen en su sostenibilidad.
1. Crear celdas solares más baratas, flexibles y sostenibles
Para mejorar la eficiencia de la próxima generación de dispositivos fotovoltaicos, los investigadores están buscando materiales alternativos al silicio y que sean sostenibles.
También están estudiando nuevos tipos de células solares, sobre todo las que pueden ser muy ligeras y flexibles, a diferencia de las células de silicio convencionales, que tienen que estar protegidas por placas de vidrio, lo que las hace frágiles y pesadas.
Es así como el trabajo se divide en tres grandes áreas:
- Identificar nuevos materiales: utilizar la química computacional para predecir las propiedades y el rendimiento de los materiales, incluso antes de que se hayan fabricado en el laboratorio.
- Construcción de prototipos: para medir su eficacia, comprender mejor cómo interactúan los distintos materiales entre sí y mejorar los procesos de producción.
- Identificar posibles mejoras: comparar las predicciones de las corrientes generadas con las mediciones, para actualizar los conocimientos sobre el funcionamiento de las células
2. Alargar la durabilidad de los paneles solares
Los primeros paneles solares fotovoltaicos conectados a la red se instalaron en Alemania y otros países en la década de 1980. Algunos paneles siguen funcionando décadas después, mientras que los nuevos modelos se venden a veces con una garantía de 30 años.
Pero los paneles pueden durar aún más cuando se les incorpora un vidrio resistente en la parte posterior, lo que es habitual en la fabricación de células fotovoltaicas hoy en día.
Cuanto mayor sea la vida útil de los sistemas solares, menores serán las emisiones de CO2 y el coste de generar energía renovable a partir del sol.
3. Reparar los paneles solares
Los paneles solares tienen una estructura muy sencilla. Constan de un cristal especial translúcido, una película de plástico translúcido (EVA) debajo, una célula de silicio de sólo 0,2 milímetros de grosor con barras conductoras metálicas muy finas.
Detrás de la célula hay otra película de plástico, y en la parte posterior una película protectora especial o un cristal. Todo está firmemente interconectado, normalmente con un marco de aluminio con junta.
Los paneles solares son muy robustos y los defectos son raros. En caso de cualquier desperfecto las reparaciones son por lo general posibles.
Si el cristal de la parte frontal se rompe debido a un granizo extremo, hay que sustituir el panel para evitar que la humedad se introduzca en el interior y reduzca el rendimiento del sistema; en este caso no es posible una simple sustitución del cristal.
Tras años de funcionamiento, la junta y la película de la parte posterior de los módulos pueden volverse porosas. Se puede utilizar una pasta adhesiva para volver a sellar la película contra la entrada de humedad.
Si, con el paso del tiempo, los cables eléctricos se vuelven porosos, o los diodos de la caja de conexiones fallan, normalmente se pueden sustituir sin complicaciones.
4. Paneles solares más seguros para el medio ambiente
Según la Agencia Alemana de Medio Ambiente (UBA), no hay peligro de que se filtren sustancias contaminantes de los paneles no dañados o rotos. Sin embargo, la mayoría de los modelos contienen pequeñas cantidades de sustancias nocivas para el medio ambiente.
Por ejemplo, en el caso de los módulos solares cristalinos, muy utilizados (aproximadamente el 95% del mercado), la soldadura contiene hasta un gramo de plomo por módulo. Algunos fabricantes no utilizan plomo tóxico en absoluto.
En los llamados módulos de capa fina (aproximadamente un 5% de la cuota de mercado), las células también contienen cadmio, un metal pesado tóxico, hasta 1,4 gramos por panel. Sin embargo, los fabricantes de estos paneles tienen su propio sistema derecolección y recuperación de cadmio y el plomo, así como los metales no tóxicos plata, cobre y telurio.
Mientras que en Europa los módulos desechados deben eliminarse adecuadamente, la mayoría de los demás países aún no cuentan con esta normativa.
Las normas pretenden evitar que los paneles solares se pudran en el entorno natural y acaben filtrando contaminantes. Además, los paneles solares contienen valiosas materias primas que pueden reciclarse.
La industria fotovoltaica se considera un mercado futuro clave para la industria mundial del reciclaje.
5. Reciclaje
En las plantas de reciclaje especializadas, los paneles de modelos antiguos que aún funcionan pueden ser reparados y reutilizados.
No obstante, cuando esto no es posible, se retiran los marcos de aluminio, los cables y las cajas de conexiones y se trituran los paneles cristalinos, mientras que el vidrio, los metales y las láminas se separan mediante diversas técnicas.
Los metales y el plomo se separan y se reutilizan, mientras que los fragmentos de vidrio se transforman generalmente en material de aislamiento térmico conocido como lana de vidrio. Las láminas de plástico se incineran en plantas con filtros para generar energía.
Sin embargo, los expertos en medio ambiente y materias primas aún ven un gran margen de mejora en el reciclaje. Les gustaría que el vidrio solar de alta calidad de los módulos antiguos se reutilizara para los nuevos, en lugar de para materiales aislantes de baja calidad, como ocurre actualmente.
Figura 1. Componentes que pueden ser reciclados en un panel solar tradicional.
Asimismo, el silicio de alta pureza de los módulos antiguos podría utilizarse para nuevas células solares. Hasta ahora, sólo se ha utilizado como aditivo en la producción de aluminio.
Un panel solar antiguo contiene materias primas por un valor de entre 11 y 35 dólares.
También por esta razón, la industria fotovoltaica, en auge en todo el mundo, es un importante mercado futuro para la industria del reciclaje, sobre todo porque en las próximas décadas se instalarán millones de estos paneles.
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