Nelson Chávez Herrera
En 2018 se fabricó en Mérida la primera celda solar 100 por ciento hecha en Venezuela. Pero el futuro con un paradigma surcado de energías renovables luce lejano. Aquí, los avances, ventajas y desventajas de esa propuesta
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Un futuro colmado de parques eólicos y tapizado de paneles solares es promovido como el mejor futuro humano posible. La prédica por la impostergable reducción de los gases de efecto invernadero (GEI), los niveles de inversión en las “energías verdes”, la propuesta de multar con “impuestos verdes” a aquellos países que no tengan la capacidad económica de “comprar bonos de carbono en el mercado” y se nieguen a reducir sus emisiones de GEI, hacen prever que las energías renovables, especialmente la solar fotovoltaica y la eólica, terminarán siendo impuestas y dominarán gran parte del negocio energético.
Esto, en conjunción con la minería de litio, silicio, manganesio, coltán y tierras raras: las materias primas, no renovables, además del agua, necesarias para producirlas. ¿Quién pone en duda la renovabilidad del sol o del viento? ¿Quiénes ignoran que exclusivamente con sol y viento es imposible producir estos tipos de energía?
En la Jornada de Energía Renovables efectuada en la Universidad de los Andes (ULA), la investigadora de la Fundación para el desarrollo del Servicio Eléctrico (FUNDELEC), Belsymar Castillo, coloca el porvenir sobre la mesa: “La firma de los Acuerdos de París sobre el Cambio Climático firmados por nuestra República Bolivariana de Venezuela, nos obligan a reducir la cantidad de emisiones de carbono que arrojamos a la atmósfera. Hay estimaciones, compromisos a nivel mundial, que para el año 2030 las matrices energéticas de la mayoría de los países sean de energías renovables”.
Luego señala el horizonte : “Para que todo esto se logre en Venezuela, si es lo que queremos, tenemos que comenzar a formar y capacitar todo ese talento humano, en toda la gama, en todo el abanico de industrias necesarias para el desarrollo de cada una de las energías renovables. Nada más la energía solar fotovoltaica tiene una cadena desde el silicio en grado metalúrgico hasta la instalación de un sistema fotovoltaico, y eso requiere talento humano”.
La alternativa solar fotovoltaica
Conforme a datos manejados por el profesor Juan Carlos Rojas, de 2010 a 2019, el costo de comprar equipos de energía solar fotovoltaica se redujo en un 82%, los de eólica en tierra un 39% y eólica marina un 29%. La energía eólica y la solar están soportando gran parte del crecimiento del uso de energías alternativas renovables a nivel mundial, con inversiones de más de 300.000 millones de dólares entre 2019 y 2021. La solar ya genera 12 millones de puestos de trabajo, la eólica 1.2 millones. La solar fotovoltaica pasó de costar 3.000 a 4.000 euros por kilovatio (kWh) a costar 1000 euros por kWh”.
Según el investigador Álvaro Parra, los costos varían según el país: “En Estados Unidos el costo promedio está en 2.8 dólares el vatio (W), distribuidos de la siguiente manera: 9% el diseño e ingeniería del sistema; 35% los paneles; 25% los inversores; 16% cables, accesorios, flete; 15% instalación, mano de obra. En China el precio está entre 0,2 y 0,3 dólares el W”. En nuestro país costo oscila entre 2 y 3 dólares el vatio (w).
La independencia energética no parece poder plantearse de entrada en términos de negocio sino de previsión futura, autosuficiencia, soberanía y sustentabilidad. Desde la fundación de las repúblicas comprar tecnología importada ha sido muchas veces más barato y revenderla más lucrativo, pero esta práctica secular sólo reafirma la dominación. Con lo malo y con lo bueno, conveniente e inconveniente, la energía solar fotovoltaica es una alternativa a considerar.
Sol, y ¿qué más hace falta?
China está a la cabeza de la producción de paneles, silicio y litio. La siguen Rusia, Estados Unidos y Alemania. En nuestro continente Brasil, Uruguay y Chile. Este último, conjuntamente con Bolivia, poseedores de grandes reservas de litio (material de los acumuladores). El principal componente para la fabricación de paneles solares es el silicio.
Álvaro Parra explica:
La arena de silicio es sencillamente dióxido de silicio con más de 90% de pureza. La materia prima utilizada para la producción de vidrio o la fundición de aleaciones como el aluminio. El primer país productor de silicio es China (5,4 millones de toneladas métricas anualmente), seguido por Rusia (a medio millón de toneladas). En Venezuela existen importantes depósitos de arenas silicias, tanto por sus reservas como por su edad, ubicadas en distintas zonas del país, algunas medidas en laboratorio con pureza de hasta 99,2%. Muchos de estos análisis de tierras realizados aquí en la ULA, en el Laboratorio de Física de Superficies de la Facultad de Ciencias, coordinado por los profesores Alfonso Rodríguez y Gonzalo Sánchez.
La materia prima para la fabricación de paneles está. ¿Qué más se necesita? ¿Cuál es el proceso para llevar el silicio hasta la condición requerida para la fabricación de celdas fotovoltaicas? ¿Estamos en capacidad de fabricarlas?
Una vez obtenido el silicio de las minas debe llevarse a un punto denominado grado solar. “Las arenas de silicio en forma de cuarcita deben ser pulidas y purificadas fundiéndolas a 1.200 grados centígrados, hasta obtener un silicio de grado metalúrgico”. Llevarlo a grado solar amerita procesarlo más. Más candela de combustibles fósiles. El grado solar es el silicio en grado metalúrgico, purificado hasta formar silicio puro. Con silicio de 99,999% grados de pureza se forjan las obleas de silicio para fabricar celdas solares. El grado de silicio ultra-puro para aplicaciones micro electrónicas debe ser de 99,999999. Todo esto lo explicó el profesor Parra, antes de lanzar la buena nueva:
La primera celda solar 100% hecha en Venezuela se realizó en Mérida en 2018. Un desarrollo realizado por el profesor Pedro Grima, actual presidente del Centro de Investigaciones de Astronomía (CIDA), utilizando equipos del Centro de Estudios de Semiconductores de la Facultad de Ciencias (ULA) y del Centro de Tecnologías Ópticas (CNTO). La tecnología utilizada fue la de películas delgadas sobre un sustrato de vidrio. Se fabricó una celda de teluro de cadmio (CdTe) y los contactos o colectores de carga se utilizaron de plata. ¿Por qué se seleccionó la tecnología de películas delgadas? Porque es más fácil, más económica. El teluro de cadmio para fabricar celdas solares de películas delgadas es una de las tecnologías más utilizadas actualmente, sólo detrás del silicio”.
En la ULA existe la experiencia en el procesamiento de silicio, se cuenta con hornos que alcanzan hasta 1.700 grados centígrados de temperatura, con el equipo para realizar las películas delgadas.
Son más de 30 años de experiencia a nivel de laboratorio. El conocimiento está. Pero pasar del laboratorio a la industria es costoso. Hacer el escalamiento es costoso. Se requiere, primero, de una buena inversión en lo económico y también tener el grupo de personas motivado, con ganas de querer hacerlo. Eso es lo que buscan este tipo de charlas y se pretende realizar con la formación técnica que se quiere impartir, porque no solamente es el desarrollo de un celda solar, sino toda la ingeniería que hay detrás para instalar correctamente estos sistemas solares fotovoltaicos. Un error, una mala instalación, puede dañar todo un sistema.
Experiencias fotovoltaicas al servicio de las comunidades
Además de los pequeños sistemas instalados para uso doméstico o en empresas privadas, más las varias empresas importadoras que desde hace algunos años especulan en el mercado nacional de servicios, existe desde el estado venezolano un programa social para la aplicación de las energías renovables, creado por el comandante Hugo Chávez. Se llama Sembrando Luz y “…de 2005 a 2014 instaló 3.363 sistemas fotovoltaicos a nivel nacional en zonas aisladas, indígenas, fronterizas, beneficiando a 918 comunidades con la electrificación de ambulatorios, escuelas, activación de plantas potabilizadoras y desalinizadoras de agua”.
Belsymar Castillo señala que este y el programa Mesas de Energía son los dos programas sociales mediante los cuales FUNDELEC trabaja en la estructuración de sistemas fotovoltaicos para usos comunitarios y asesora a las comunidades en la elaboración y ejecución de proyectos de energías convencionales y renovables. Otra experiencia mencionada por Castillo por sus excelentes resultados fue el sistema híbrido de energía solar fotovoltaica y eólica instalado en el Páramo de los Conejos (Mérida) de 61kWh de potencia. Sirvió para electrificar el ambulatorio, la escuela y dar energía a más de veinte casas, beneficiando con ello a más de veinte familias agricultoras, sembradoras de papa y pescadoras artesanales de trucha.
Capacidad instalada y potencial fotovoltaico
Según la representante de FUNDELEC, la capacidad instalada de energía solar fotovoltaica es de 3.030 kWh. Poco, si se piensa en las necesidades del sistema eléctrico nacional con un déficit aproximado de 3000 a 4000 MW (4.000.000 KW), pero buenas y posibles de aumentar dado el alto potencial fotovoltaico del país: 4 kWh por m2. Alemania con un potencial de 2, 5 kWh por m² produce módulos fotovoltaicos, celdas, inversores. Irlanda con 2,25 kWh por m² aplica masivamente la solar fotovoltaica. Mérida tiene 4,26 kWh por m2. Como podrá entreverse, la solución por fotovoltaica tampoco será a corto plazo: dos paneles solares hacen aproximadamente 1 kWh, producir 1 MW (1000kWh) amerita instalar cerca de 2000 paneles, en aproximadamente 2,5 hectareas. La capacidad solar fotovoltaica instalada en China, según datos oficiales, era de 306 GW (306.000 MW) en 2021, pero son más de 30 años trabajando en estos desarrollos. Castillo concluye: “En China comenzaron con el apoyo de la universidad para control de calidad, hasta que cada una de las empresas creó sus módulos de desarrollo. ¿Por qué no pensar que la ULA sea la que preste este apoyo a nuestro país?”.
El Grupo de Estudios en Energías Renovables donde se articulan investigadores e investigadoras de la ULA, FUNDELEC, el CIDA y el CNTO; se han planteado charlas como las de la Jornada de Energías Renovables para incentivar al estudiantado a unirse a estos desarrollos. Exhibe un módulo solar en colegios, plazas, universidades, para dar a conocer a las comunidades las alternativas y tiene planteado dictar cada dos meses un curso de recuperación de sistemas fotovoltaicos, capacitar personal en este tipo de tecnología. Si se quiere implementar el desarrollo de energías renovables se cuenta con el conocimiento, la disposición, gran parte de la materia prima: combustibles fósiles, azufre, silicio y “agua”. Falta litio, son necesarias grandes extensiones de terreno preferiblemente infértil para cubrirlo de paneles solares y, tal vez, una ley de energías renovables, más una legislación especial para los materiales estratégicos.
Pensar críticamente las energías renovables
La contaminación por energía fotovoltaica es de un 10% de los 800 gramos de CO2 emitidos por kWh, o la huella de carbono (HC) dejada por los combustibles fósiles. Pero al porcentaje de CO2 emitido por la fotocelda, por cada kWh debe sumarse el emitido por las ineficiencias de las baterías de litio y como material de desecho, el CO2 derivado de la extracción minera del silicio y del litio más el de su procesamiento mediante combustibles fósiles.
Es importante estimar también las ingentes cantidades de agua (recurso no renovable imprescindible para la vida) que este tipo de minería consume. El caso de comunidades sin agua en el desierto de Atacama, en Chile, por la acción de la minería del litio que gasta 21 millones de litros de agua diariamente, o las denuncias de la comunidad de la parroquia Las Mercedes del municipio Torres al sur de Carora (opuesta a la explotación de sílice en el cerro El Plan porque “…pone en riesgo las nacientes de las principales fuentes de agua que alimentan el embalse Los Quediches”), son factores a considerar y problemas a resolver responsablemente, si de verdad se está pensando en el ecosocialismo y las energías renovables como alternativa energética.
El profesor Carlos Muñoz, Decano de la Facultad de Ingeniería de la ULA, suma a la ecuación otra reflexión importante: “Para que estos sistemas sean amigables con el medio ambiente ellos tienen que contemplar su propio reciclaje. No basta que el sistema sea eficiente, sino que esa tecnología que yo estoy creando no me genere el impacto futuro de tener que volver a extraer todos los materiales para crearla. Tiene que haber un proceso de reciclaje del propio panel solar después de que se opacó y ya no puede hacer su trabajo, una forma de poder recuperar tanto el silicio como el litio y el resto de los materiales”.
Pero este tipo de reciclaje, dado el precio actual del litio, no es rentable, y por lo tanto ya puede imaginarse en qué lugar está.