Aporte tecnológico a la fotovoltaica
La energía fotovoltaica en México comienza a colocarse en el mapa. Con una matriz primordialmente hidroeléctrica y la energía eólica en ascenso, el aprovechamiento de la radiación solar había quedado rezagado, pero poco a poco empieza a abrirse paso. En el Cinvestav se ha desarrollado un panel que ya utilizan en el edificio para abastecer parte de su energía.
25 % de energía podría abastecer el sistema instalado en el Cinvestav.
Por Karemm Danel / Bruno Martínez, fotografías.
A nivel mundial, existe una capacidad de generación solar significativa; sin embargo, en México, debido a la falta de apoyo, difusión y a diversos intereses económicos, no se ha logrado explotar este tipo de energía en los niveles adecuados ni se han alcanzado niveles de producción que logren competir con la oferta de países europeos. Éste es un campo de acción que debe atenderse.
El país cuenta con el recurso humano capacitado para ello, aunque una realidad es que también existe rezago educativo. En 2008, el Centro Común de Investigación (JCR, por sus siglas en inglés) de la Comisión Europea, que consta de siete institutos de investigación, publicó en su octavo Informe anual de situación de la industria fotovoltaica que la producción mundial alcanzó 7.3 gigawatts (GW); es decir, tuvo un incremento de 80 por ciento en comparación con la producción de 2007. Por su parte, la capacidad de generación de electricidad fotovoltaica (que se refiere a la cantidad de electricidad suministrada por los paneles fotovoltaicos instalados) acumulada e instalada representó 15 GW; de ella, en Europa se concentró más de 60 por ciento (9.5 GW).
Los datos muestran que de 1999 a 2008 la tasa media de crecimiento anual de la producción fotovoltaica fue de 50 por ciento. Tan sólo en Europa, el .35 por ciento del consumo final de electricidad se obtuvo de las instalaciones fotovoltaicas.
En 2008, el panorama ubicaba a China como el principal fabricante de módulos solares, con una producción de 2.4 GW al año; le seguía Europa, con 1.9 GW; Japón, con 1.2 GW, y Taiwán, con 0.8 GW. Además, la producción mundial de módulos solares casi se duplicó, según cifras oficiales.
En México, no obstante, el tránsito de la energía fotovoltaica ha sido bastante más lento. A pesar de la considerable disponibilidad del recurso solar en todo el país, su aprovechamiento ha sido más bien tímido. Sólo hasta fechas recientes, los parques solares de grandes dimensiones han comenzado a cobrar auge en el país, con el proyecto Aura Solar I como el más sobresaliente, dado que está considerado el más grande de Latinoamérica.
Un asunto adicional a la poca proyección que se le ha dado a la energía solar fotovoltaica se relaciona con la carencia de tecnología nacional. Como se menciona, la gran mayoría de los paneles se fabrican en el continente asiático; sin embargo, las tentativas en México para desarrollar tecnología apropiada llevan buen rumbo. Uno de los proyectos más recientes pertenece al Instituto Politécnico Nacional (IPN) y está a cargo del doctor Yasuhiro Matsumoto, del departamento de Ingeniería Eléctrica del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav), ubicado en Zacatenco. En entrevista, el experto pormenorizó las características de las celdas fotovoltaicas desarrolladas y recientemente instaladas en el inmueble, así como la importancia de trabajar en este tipo de proyectos.
Desde 1961, el Cinvestav ha tenido como misión la investigación tecnológica y científica, al igual que la formación de recursos humanos y el desarrollo tecnológico, con el propósito de resolver problemas. Al respecto, el experto indica que es muy importante contar con la sociedad y con los productores, ya que opina que aún falta lograr una relación con las empresas, por lo que no ha podido darse una triangulación entre gobierno, academia y empresa.
“Hace más de 40 años, la Organización de las Naciones Unidas y el Banco Interamericano de Desarrollo, por ejemplo, alentaban el desarrollo de proyectos que tenían que ver con celdas solares. Ahora, México ha crecido y ya no hay tanto apoyo internacional, por eso se han ido priorizando diferentes investigaciones. Conacyt ha sido nuestro fuerte, quien nos apoya en distintos proyectos, y hemos venido desarrollando celdas de diferentes eficiencias, tipos y materiales. Actualmente, 70 por ciento de los módulos fotovoltaicos los fabrican entre los chinos y los taiwaneses, cantidad bastante grande. Ése es el ritmo de su producción”, señala Matsumoto.
En cuanto al sistema fotovoltaico recién instalado, el experto indica que abastece entre 25 y 30 por ciento de la energía que ocupa el edificio. Pero a nivel Cinvestav, sólo aporta 1 por ciento. “Aquí se ocupa una gran cantidad de energía; estamos pagando más de 1 millón y medio de pesos al mes de energía eléctrica y eso va en aumento, porque hay hornos, refrigeradores, aire acondicionado, luces, bioterio. Pero si se instalara en el techo de cada uno de los edificios y en el estacionamiento, podría abastecer al menos 25 por ciento”, afirma el experto del Cinvestav.
En cuanto al consumo energético del sistema, éste trabajará bajo la radiación solar, la cual depende de la ubicación geográfica: “Lo que finalmente nos importa es qué tanta cantidad de energía solar tenemos en la región. También tenemos que ver dónde instalaremos, hacia dónde proyectar los módulos, porque si lo hacemos en una zona arbolada o entre edificios, no funcionará. A nivel mundial, el país tiene de los mejores climas.
En el caso de Alemania, es el país que cuenta con más cantidad de instalación fotovoltaica. Ellos tienen prácticamente la mitad de la radiación solar si lo comparamos con México; es decir, les cuesta el doble, porque tienen la mitad del recurso solar. Sin embargo, le apostaron y ahora tienen más instalación”, explica Matsumoto.
El sistema desarrollado en el Cinvestav cuenta con sensores para detectar la radiación solar y un anemómetro que registra la velocidad del viento. Igualmente, cuenta con un sensor de temperatura, debido a que, como comenta el doctor Matsumoto, es muy importante llevar un registro de dicha magnitud, porque incide tanto en el rendimiento como en el funcionamiento. “De esta manera detectamos la temperatura ambiental y la del módulo; por ejemplo, si se encuentra bajo la radiación solar, el sistema trabaja a 60 o 70 grados centígrados; en cambio, durante las mañanas puede llegar a 5 o hasta 0 grados centígrados en invierno. Es un ciclo de temperatura muy grande, por eso estamos viendo cuáles son esos ciclos, porque los módulos tienen que aguantar entre 20 y 25 años”, advierte el investigador.
En cuanto al desarrollo de las celdas solares, en México existe un atraso de 15 o 20 años, asegura el experto, debido a la falta de recursos, de personal, de iniciativas y de políticas para realizar este tipo de investigación y aplicación. Por esta razón, cree conveniente continuar investigando y mejorando la eficiencia, así como abaratar los costos. “A nivel nacional, el Centro de Investigaciones en Óptica (CIO), en León, ha estado realizando varios proyectos; también la Universidad Autónoma de Nuevo León y la UNAM. Existen algunas expectativas, como que pueden abaratar el costo, pero la eficiencia aún está en 7 u 8 por ciento, característica que aún no puede competir con la tecnología actual, a menos que se abarate mucho más. Y hay otros aspectos, como la estabilidad, porque el material actual es sensible al oxígeno. Entonces, al exponerlo al aire, se empieza a degradar. Así que hay cosas que tenemos que ir viendo, pero son nuevas tecnologías que en unos 15 años pueden impactar”, augura Matsumoto.
El sistema desarrollado e instalado en el Cinvestav tiene una capacidad de entre 15 y 20 por ciento y constantemente produce energía; “Pero cuando hay más sol y viento, llega hasta 50 por ciento. Aunque sí es necesario ver la estabilidad de la red, porque se nubla o deja de soplar el viento y afecta. Así que se está trabajando en ese tipo de aspectos; se le llama redes inteligentes y se trata de cómo combinarlas con los equipos convencionales o con la hidroeléctrica para rápidamente compensar la energía que haga falta”, explica el experto.
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