Una de las energías renovables de mayor implantación en España es la solar, concretamente, la fotovoltaica, que recibe su nombre del proceso de conversión de la luz (fotones) en electricidad (voltaje), lo que se denomina efecto fotovoltaico.
Este fenómeno fue explotado por primera vez en 1954 por científicos de Bell Laboratories que crearon una célula solar funcional hecha de silicio que generaba una corriente eléctrica cuando se exponía a la luz solar. Las células solares pronto se utilizaron para alimentar satélites espaciales y elementos más pequeños como calculadoras y relojes. Con el paso de las décadas y la evolución en la tecnología de materiales, la electricidad de las células solares se ha vuelto competitiva en costes en la Unión Europea, lo que está llevando a que los sistemas fotovoltaicos sean cada vez más empleados para autoconsumo en hogares e industrias.
Según la Agencia Internacional de las Energías Renovables, el coste de la generación de energía eléctrica descendió un 77% entre 2010 y 2018, lo que lo convierte en una de las tecnologías más atractivas para los inversores en energías renovables en todo el mundo. Debido a ello, la energía solar fotovoltaica ha sido la tecnología de energía renovable de implementación más rápida a nivel mundial, con una capacidad instalada que alcanzó los 485 GW en 2018, superando a todas las demás tecnologías en crecimiento entre 2017 y 2018, con un crecimiento del 24%.
Según todas las previsiones de organismos internacionales, en 2050 la capacidad instalada de energía solar fotovoltaica multiplicará por 20 la actual. En esa fecha se espera que esta tecnología alcance la paridad de precios con las tecnologías de combustibles fósiles. Es decir, cueste lo mismo producir energía solar fotovoltaica a gran escala que energía eléctrica por combustión de petróleo, gas o fuel. En zonas sin desarrollo de solar como África, India o Sureste asiático se esperan crecimientos de un 3.000% hasta 2040
El silicio, un mineral explotado en Galicia, ha sido uno de los elementos críticos para los paneles fotovoltaicos desde los primeros modelos, aunque distintos desarrollos tecnológicos han llegado a minimizar su uso y encontrar alternativas. Existen cuatro tecnologías solares fotovoltaicas ampliamente utilizadas:
- Las células de silicio cristalino (cristal Si) representan aproximadamente el 85% del mercado actual. Pueden fabricarse como silicio monocristalino, policristalino o amorfo. Solo un pequeño porcentaje del cuarzo se comercializa como silicio, dado que la industria requiere especificaciones de pureza muy estrictas, tanto físicas como químicas y mineralógicas.
- Las células solares de película delgada basadas en semiconductores de cobre, indio, galio y selenio permiten paneles más delgados y ligeros que los de silicio, lo que favorece la generación de energía solar en elementos móviles como vehículos y la fabricación de celdas flexibles.
- El telururo de cadmio (CdTe) es otra tecnología de película delgada. Tiene un costo competitivo con el silicio y tiene una buena eficiencia. Sin embargo, la toxicidad del cadmio y el suministro futuro de telurio (un elemento extremadamente escaso) hacen que el futuro de esta tecnología sea incierto.
- Las células solares de silicio amorfo son la última tecnología de película fina. Se pueden aplicar en vidrio transparente que permite el paso de la luz, lo que permite un uso arquitectónico, ya que puede ser instalado en cualquier parte de la envolvente de un edificio. Su rendimiento como generador de energía es bajo.
Los minerales de los paneles fotovoltaicos
Las placas solares fotovoltaicas están compuestas principalmente de aluminio (85% de cada panel), cobre (11% de cada panel), además de otros minerales escasos que también juegan un papel crítico en cada una de las diferentes tecnologías como el indio, el cadmio y la plata.
El incremento de la demanda de paneles fotovoltaicos en todo el planeta hasta 2050 hará que todas las materias primas minerales necesarias para ellos se incrementen entre un 350% y un 150%. Los mercados mundiales se tensionarán y será necesario extraer más de minas, así como incrementar el reciclaje.
De hecho, el 97% de la producción mundial de indio, una de las materias primas críticas para la Unión Europea, se destina al sector de la energía solar. Además, los paneles fotovoltaicos están compuestos de otros elementos en pequeñas cantidades como plomo, molibdeno, silicio y zinc; que también aumentarán su demanda, aunque existen reservas acreditadas para satisfacerlos.
El cobre, imprescindible para la energía solar térmica
La energía solar de concentración o termo solar produce electricidad al reflejar el calor del sol usando espejos para calentar agua e impulsar turbinas de vapor. Sólo se puede implementar en regiones con una elevada irradiación normal directa, como el sur de España. Según datos de Red Eléctrica de España (REE) de enero del 2021, el número de plantas termo solares en España era de 50 instalaciones, que en 2020 aportaron el 1,9% de la energía total consumida.
Una de las principales ventajas de la termo solar, en comparación con la fotovoltaica, es que puede equiparse con sales fundidas para almacenar calor, que luego puede liberarse por la noche, lo que la convierte en una fuente de energía renovable sólo apta para aplicaciones a gran escala.
Para el desarrollo de proyectos de energía solar térmica se necesitan recursos minerales abundantes como áridos para hormigón y vidrio; hierro y carbono para acero y aluminio para las estructuras de soporte de los espejos. Sin embargo, las instalaciones térmicas solares requieren grandes cantidades de cobre para cableado, bombas, motores eléctricos y el generador; y una cantidad destacada de plata, utilizada para revestir el vidrio de los espejos.
