Informe sobre la Generación de Energía Solar Fotovoltaica y su Relación con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS)

La Tierra recibe una media de 1.367 W de energía solar por metro cuadrado de su superficie. La captura y utilización eficiente de esta energía renovable es fundamental para avanzar en los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), especialmente en la lucha contra el cambio climático (ODS 13), la energía asequible y no contaminante (ODS 7), y la innovación e infraestructura sostenible (ODS 9).

Crecimiento Exponencial de la Capacidad de Generación Renovable

1. Según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), entre 2022 y 2027 se prevé un aumento del 30% en la capacidad de generación renovable instalada, con un crecimiento destacado en las energías solares fotovoltaicas y eólicas.
2. Este crecimiento responde a la urgente necesidad de mitigar el cambio climático y a la inestabilidad energética global, vinculada a conflictos internacionales.

Figura 1: La AIE pronostica un crecimiento muy rápido de la capacidad de generación fotovoltaica mundial. (Fuente: AIE, 2022)

El Desafío de la Eficiencia en la Conversión de Energía Solar

El uso eficiente de la radiación solar incidente es un reto debido a la limitada eficiencia actual de las células fotovoltaicas. La investigación intensiva busca mejorar esta eficiencia para contribuir a los ODS relacionados con la innovación (ODS 9) y la acción climática (ODS 13).

• Las células fotovoltaicas multiunión, que combinan materiales semiconductores como galio e indio, alcanzan eficiencias superiores al 47%, aunque su complejidad limita su producción masiva.
• Las células de silicio cristalino, predominantes en la industria, están alcanzando un límite teórico de eficiencia cercano al 27,6%.

Figura 2: Investigación para mejorar la eficiencia de las células fotovoltaicas. (Fuente: NREL)

Figura 3: Células fotovoltaicas multiunión con mayor eficiencia. (Fuente: NREL)

Figura 4: Límite de eficiencia en células de silicio cristalino. (Fuente: NREL)

Optimización de la Captura de Energía Solar

1. La orientación adecuada de los paneles solares es clave para maximizar la captación de luz solar, contribuyendo a la eficiencia energética y al uso sostenible de recursos (ODS 7 y ODS 12).
2. Ejemplos innovadores incluyen:

• Herramientas digitales para el diseño de instalaciones solares domésticas.
• El Desafío Longeron de la Estación Espacial Internacional de la NASA, que busca optimizar la orientación de paneles en órbita.
• La tecnología Heliomotion de Bee Solar Technology, que utiliza motores y GPS para seguir la trayectoria solar, aumentando la eficiencia entre un 40 y 45%.

Figura 5: Paneles solares orientados para maximizar la captación de energía. (Fuente: NASA)

Mejoras Eléctricas y Estrategias de Conversión en Instalaciones Fotovoltaicas

Problemas y Soluciones ante el Sombreado

• El sombreado reduce la corriente de salida en cadenas de paneles conectados en serie, afectando la eficiencia y pudiendo causar daños.
• La instalación de diodos de derivación en las celdas permite mantener la corriente en funcionamiento y evitar daños, aunque incrementa el costo.

Estrategias de Conversión de Corriente

1. Los inversores de cadena convierten la corriente continua (CC) a corriente alterna (CA) mediante un inversor central, con limitaciones ante el sombreado.
2. Microinversores en cada panel permiten una conversión individualizada, mejorando la eficiencia y la calidad de la energía.
3. Ejemplo tecnológico: El convertidor CC-CC PV150-29Bxx de Mornsun, con amplio rango de tensión y protección avanzada, contribuye a la eficiencia y durabilidad de sistemas fotovoltaicos.

Figura 6: Convertidor CC-CC de 150 W de Mornsun con amplio rango de tensión. (Fuente: Mornsun)

Conectividad y Componentes para la Eficiencia

• Los conectores RadCrimp Solar Splice de Amphenol facilitan conexiones seguras y duraderas en cadenas de paneles solares, soportando condiciones climáticas adversas y uso intensivo.
• Estos componentes reducen errores de instalación y mejoran la eficiencia eléctrica, alineándose con los ODS de industria, innovación e infraestructura (ODS 9) y energía asequible y limpia (ODS 7).

Figura 7: Componentes RadCrimp Solar Splice para conexiones eficientes. (Fuente: Amphenol)

Conclusión

El crecimiento acelerado de la generación fotovoltaica es un elemento clave para alcanzar los Objetivos de Desarrollo Sostenible, especialmente en la mitigación del cambio climático, la promoción de energías limpias y el desarrollo tecnológico sostenible. La mejora continua en la eficiencia de las células solares, la optimización de su orientación, y las innovaciones en conversión y conectividad eléctrica son fundamentales para maximizar el aprovechamiento de la energía solar y avanzar hacia un futuro sostenible.

Organizaciones y empresas especializadas, como AVNET Abacus, ofrecen soporte para navegar el complejo mercado de tecnologías fotovoltaicas, facilitando la implementación de soluciones eficientes y sostenibles.

1. ¿Qué Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) se abordan o están conectados con los temas destacados en el artículo?

1. ODS 7: Energía asequible y no contaminante
   • El artículo se centra en la generación de energía solar fotovoltaica como una fuente renovable y limpia de energía.
   • Se discuten avances tecnológicos para mejorar la eficiencia y capacidad de generación, lo que contribuye a un acceso más amplio y sostenible a la energía.
2. ODS 13: Acción por el clima
   • La transición de combustibles fósiles a energías renovables como la solar es una estrategia clave para mitigar el cambio climático.
   • El artículo menciona la urgencia de abordar el cambio climático y cómo la energía solar ayuda a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
3. ODS 9: Industria, innovación e infraestructura
   • El artículo destaca la investigación e innovación en tecnologías fotovoltaicas para mejorar la eficiencia y la integración de sistemas.
   • Se mencionan desarrollos tecnológicos como microinversores, convertidores y componentes para optimizar la generación y distribución de energía.

2. ¿Qué metas específicas de los ODS se pueden identificar en función del contenido del artículo?

1. Meta 7.2: Aumentar considerablemente la proporción de energía renovable en el mix energético mundial.
   • El artículo menciona el crecimiento proyectado del 30% en capacidad de generación renovable entre 2022 y 2027, especialmente solar y eólica.
2. Meta 7.3: Mejorar la eficiencia energética mundial.
   • Se discuten avances en la eficiencia de las células fotovoltaicas y en la optimización de la orientación y conversión de energía.
3. Meta 9.5: Mejorar la investigación científica, modernizar la infraestructura tecnológica y fomentar la innovación.
   • El artículo detalla investigaciones del NREL y desarrollos tecnológicos para mejorar la eficiencia y durabilidad de los sistemas fotovoltaicos.
4. Meta 13.2: Integrar medidas contra el cambio climático en políticas, estrategias y planificación.
   • El impulso a la energía solar como respuesta a la crisis climática y geopolítica refleja la integración de estas medidas.

3. ¿Hay algún indicador de los ODS mencionado o implícito en el artículo que pueda usarse para medir el progreso hacia los objetivos identificados?

1. Indicador 7.2.1: Proporción de energía renovable en el consumo total de energía final.
   • El artículo menciona la capacidad instalada de generación fotovoltaica y su crecimiento, lo que puede relacionarse con este indicador.
2. Indicador 7.3.1: Intensidad energética medida en términos de consumo de energía por unidad de PIB.
   • La mejora en eficiencia de conversión y optimización de sistemas fotovoltaicos contribuye a este indicador.
3. Indicador 9.5.1: Gastos en investigación y desarrollo en relación con el PIB.
   • El artículo destaca la inversión y esfuerzos de investigación en tecnologías fotovoltaicas, lo que puede reflejarse en este indicador.
4. Indicador 13.2.1: Integración de medidas de mitigación y adaptación al cambio climático en planes nacionales.
   • La adopción acelerada de energías renovables como respuesta al cambio climático es un reflejo implícito de este indicador.

4. Tabla con ODS, metas e indicadores

Fuente: interempresas.net