Unha das enerxías renovables de maior implantación en España é a solar, concretamente, a fotovoltaica, que recibe o seu nome do proceso de conversión da luz (fotóns) en electricidade (voltaxe), o que denomínase efecto fotovoltaico.
Este fenómeno foi explotado por primeira vez en 1954 por científicos de Bell Laboratories que crearon unha célula solar funcional feita de silicio que xeraba unha corrente eléctrica cando se expoñía á luz solar. As células solares pronto se utilizaron para alimentar satélites espaciais e elementos máis pequenos como calculadoras e reloxos. Co paso das décadas e a evolución na tecnoloxía de materiais, a electricidade das células solares volveuse competitiva en custos na Unión Europea, o que está a levar a que os sistemas fotovoltaicos sexan cada vez máis empregados para autoconsumo en fogares e industrias.
Segundo a Axencia Internacional das Enerxías Renovables, o custo da xeración de enerxía eléctrica descendeu un 77% entre 2010 e 2018, o que o converte nunha das tecnoloxías máis atractivas para os investidores en enerxías renovables en todo o mundo. Debido a iso, a enerxía solar fotovoltaica foi a tecnoloxía de enerxía renovable de implementación máis rápida a nivel mundial, cunha capacidade instalada que alcanzou os 485 GW en 2018, superando a todas as demais tecnoloxías en crecemento entre 2017 e 2018, cun crecemento do 24%.
Segundo todas as previsións de organismos internacionais, en 2050 a capacidade instalada de enerxía solar fotovoltaica multiplicará por 20 a actual. Nesa data espérase que esta tecnoloxía alcance a paridade de prezos coas tecnoloxías de combustibles fósiles. É dicir, custe o mesmo producir enerxía solar fotovoltaica a gran escala que enerxía eléctrica por combustión de petróleo, gas ou fuel. En zonas sen desenvolvemento de solar como África, India ou Sueste asiático espéranse crecementos dun 3.000% ata 2040
O silicio, un mineral explotado en Galicia, foi un dos elementos críticos para os paneis fotovoltaicos desde os primeiros modelos, aínda que distintos desenvolvementos tecnolóxicos chegaron a minimizar o seu uso e atopar alternativas. Existen catro tecnoloxías solares fotovoltaicas amplamente utilizadas:
- As células de silicio cristalino (cristal Se) representan aproximadamente o 85% do mercado actual. Poden fabricarse como silicio monocristalino, policristalino ou amorfo. Só unha pequena porcentaxe do cuarzo comercialízase como silicio, dado que a industria require especificacións de pureza moi estritas, tanto físicas como químicas e mineralóxicas.
- As células solares de película delgada baseadas en semicondutores de cobre, indio, galio e selenio permiten paneis máis delgados e lixeiros que os de silicio, o que favorece a xeración de enerxía solar en elementos móbiles como vehículos e a fabricación de celas flexibles.
- O telururo de cadmio (CdTe) é outra tecnoloxía de película delgada. Ten un custo competitivo co silicio e ten unha boa eficiencia. Con todo, a toxicidade do cadmio e a subministración futura de telurio (un elemento extremadamente escaso) fan que o futuro desta tecnoloxía sexa incerto.
- As células solares de silicio amorfo son a última tecnoloxía de película fina. Pódense aplicar en vidro transparente que permite o paso da luz, o que permite un uso arquitectónico, xa que pode ser instalado en calquera parte da envolvente dun edificio. O seu rendemento como xerador de enerxía é baixo.
Os minerais dos paneis fotovoltaicos
As placas solares fotovoltaicas están compostas principalmente de aluminio (85% de cada panel), cobre (11% de cada panel), ademais doutros minerais escasos que tamén xogan un papel crítico en cada unha das diferentes tecnoloxías como o indio, o cadmio e a prata.
O incremento da demanda de paneis fotovoltaicos en todo o planeta ata 2050 fará que todas as materias primas minerais necesarias para eles increméntense entre un 350% e un 150%. Os mercados mundiais se tensionarán e será necesario extraer máis de minas, así como incrementar a reciclaxe.
De feito, o 97% da produción mundial de indio, unha das materias primas críticas para a Unión Europea, destínase ao sector da enerxía solar. Ademais, os paneis fotovoltaicos están compostos doutros elementos en pequenas cantidades como chumbo, molibdeno, silicio e zinc; que tamén aumentarán a súa demanda, aínda que existen reservas acreditadas para satisfacelos.
O cobre, imprescindible para a enerxía solar térmica
A enerxía solar de concentración ou termo solar produce electricidade ao reflectir a calor do sol usando espellos para quentar auga e impulsar turbinas de vapor. Só se pode implementar en rexións cunha elevada irradiación normal directa, como o sur de España. Segundo datos de Rede Eléctrica de España (REE) de xaneiro do 2021, o número de plantas termo solares en España era de 50 instalacións, que en 2020 achegaron o 1,9% da enerxía total consumida.
Unha das principais vantaxes da termo solar, en comparación coa fotovoltaica, é que pode equiparse con sales fundidos para almacenar calor, que logo pode liberarse pola noite, o que a converte nunha fonte de enerxía renovable só apta para aplicacións a gran escala.
Para o desenvolvemento de proxectos de enerxía solar térmica necesítanse recursos minerais abundantes como áridos para formigón e vidro; ferro e carbono para aceiro e aluminio para as estruturas de soporte dos espellos. Con todo, as instalacións térmicas solares requiren grandes cantidades de cobre para cableado, bombas, motores eléctricos e o xerador; e unha cantidade destacada de prata, utilizada para revestir o vidro dos espellos.
