Impacto ambiental

La perspectiva economicista de la energía solar fotovoltaica (ESFV) olvida un hecho fundamental; el bajo impacto ambiental de esta tecnología al ser comparada con otras fuentes energéticas. Si a los costes estándar de otras fuentes energéticas, les sumamos los costes ambientales derivados y otros costes asociados, las diferencias económicas entre la ESFV y las energías convencionales tienden a desaparecer.

Vamos reseñar los efectos medioambientales de la ESFV, para poder comparar después esta fuente energética con las fuentes de energía convencionales. Como avance de los resultados de este análisis, podemos señalar que los impactos medioambientales de la ESFV son ecológicamente asumibles, supuesto un correcto tratamiento o almacenaje de residuos y una correcta gestión del resto de los impactos ambientales. La adecuada y exigible gestión de los impactos medioambientales de la ESFV, convierten a esta fuente energética en uno de los medios de obtención de energía menos agresivos con el medioambiente.


Impacto medioambiental de la producción de ESFV

La generación de electricidad mediante ESFV requiere la utilización de grandes superficies colectoras y por tanto de una cantidad considerable de materiales para su construcción. La extracción, producción y transporte de estos materiales son los procesos que suponen un mayor impacto ambiental.

La fabricación de un panel solar requiere también la utilización de materiales como aluminio (para los marcos), vidrio (como encapsulante), acero (para estructuras) etc, siendo estos componentes comunes con la industria convencional. El progresivo desarrollo de la tecnología de fabricación de estructuras y paneles solares supondrá una reducción del impacto ambiental debido a estos conceptos.

En la producción del panel solar se produce un gasto energético que genera residuos, como partículas de NOx, SO2, CO2 etc. Esto se debe a que la energía utilizada en la fabricación del panel solar tiene su origen en la mezcla de fuentes energéticas convencionales del país de fabricación. Sin embargo, podemos afirmar que la emisión de estas sustancias debida a la fabricación de paneles solares es reducida, en comparación con la disminución en la emisión de sustancias de este tipo que supone la producción de electricidad por medios fotovoltaicos, en vez de con fuentes convencionales de energía. Un ejemplo de esto es que la producción de la misma cantidad de potencia hora por año en una moderna y eficiente central térmica de carbón, supone la emisión de mas de 20 veces el CO2 que si la producción de la misma cantidad de energía se realizara mediante módulos de Si mono o policristalino fabricados en pequeña escala. La producción de electricidad mediante paneles solares de Si mono o policristalino fabricados en gran escala, disminuye aún más la emisión de CO2, llegándose a reducir hasta cerca de 200 veces la cantidad de CO2 emitida respecto a una central térmica de carbón. La proporción de entre 100 y 200 veces menos cantidad de residuos se mantiene favorable a la ESFV cuando se analizan las emisiones de NOx, SO2 producidas por una central térmica de carbón.

La obtención de silicio de grado metalúrgico es requerida en grandes cantidades para la industria del acero, siendo una pequeña proporción de este material la dedicada a la fabricación de las obleas de silicio. La emisión de polvo de sílice es uno de los inconvenientes de esta industria. La purificación del silicio implica el uso de materiales tales como xilano, mientras el dopado precisa utilizar pequeñas cantidades de compuestos tóxicos, tales como diborano y fosfina. También se precisa utilizar agentes agresivos, tales como el ácido sulfúrico. Todos estos compuestos y procesos son utilizados en la industria metalúrgica y electrónica no constituyendo, por tanto, un nuevo factor a considerar. En la producción masiva de células solares, deberá estar contemplado un correcto tratamiento de los residuos, tarea asumible al ser conocidos y estar desarrollados estos métodos para grandes producciones en industrias similares a la de producción de células, como las industrias electrónicas.

Para el caso de las células con CdS y CdTe, se estima que se precisan menos de 200 kg de compuestos de Cadmio para producir 2 MW anuales de células solares de esta tecnología. A efectos de comparación, hay que considerar que la producción mundial de Cd se sitúa en 20000 TM, teniendo por tanto la producción de células solares de esta tecnología un impacto ambiental muy reducido. Como comparación podemos señalar que mientras las pilas de NiCd están constituidas por un 15 % de su peso en Cd, 1 kW de paneles solares (de tecnología Apolo) contendrá 80 g de Cd en forma de CdS y CdTe (nunca de Cd puro), es decir menos de un 0,1 % en peso. Al final de la vida útil de estos módulos, se plantea la posibilidad del vertido en depósitos controlados pues, según normas de los USA y de la CE, estos paneles serían considerados como un residuo no peligroso. Sin embargo resulta aconsejable poner en funcionamiento los procesos de reciclado ya plenamente identificados, aunque no puestos en práctica. Otra tecnología de lámina delgada, denominada de células CIS supone un contenido aún menor de Cd que en las células de CdTe, reduciendo su contenido en dos ordenes de magnitud respecto a estas.

Otros impactos ambientales de esta fuente energética están relacionados con las infraestructuras necesarias para la operación de la ESFV. Quizás el factor más conocido y esgrimido contra la ESFV es la ocupación de espacio por parte de los paneles solares no integrados en la arquitectura. Hay que añadir también la ocupación de terreno debido a carreteras, líneas de transmisión instalaciones de acondicionamiento y almacenamiento de energía, subestaciones etc. Estos factores afectan, esencialmente a las grandes centrales FV. Desde el movimiento ecologista, apostamos por un desarrollo prioritario de la ESFV integrada en la arquitectura y de un modo mas simple, aprovechando la superficie de tejados y fachadas ya disponibles.

Finalmente se puede señalar la existencia de fuentes contaminantes relacionadas con la producción de ESFV aunque no sean debidas a la producción de paneles solares. Esta contaminación proviene de la fabricación de equipos tales como inversores, reguladores, estructuras de soporte, cables y especialmente acumuladores. Algunos de estos sistemas están presentes, necesariamente, en todas las instalaciones de ESFV, haciendo así depender el análisis del tipo de instalación considerada.


ESFV y Energía Convencional

El impacto medioambiental de las fuentes de energía incluye factores como daños a los bosques por lluvia ácida, contaminación y calentamiento del planeta por efecto invernadero, el impacto sobre la salud humana, animal y vegetal debido a accidentes nucleares o vertidos y escapes de sustancias peligrosas etc. El peso global de estos costes es más alto en las energías convencionales que en las energías renovables.

Uno de los principales argumento esgrimidos en contra de la ESFV es la cantidad de suelo ocupado por sus instalaciones. Sin embargo, este argumento no es un inconveniente real para la implantación de este tipo de energía. La consideración de todos los factores que contribuyen a la ocupación del suelo (minería, construcciones etc), sitúan, en este aspecto a la ESFV en un lugar parecido al de las centrales térmicas e incluso en un mejor lugar que a algunas de las tecnologías actuales para la obtención de energía.

Esta crítica surge de valoraciones interesadas, que no tienen en cuenta todos los factores implicados en la ocupación y destrucción de terrenos para la producción de energía por métodos convencionales. Como ejemplo de la proporción de terreno ocupada por la ESFV, podemos señalar que una planta fotovoltaica ocupa el mismo espacio por kWh producido que el embalse de Iguazu (a pesar de ser este uno de los embalses más compactos del mundo) y bastante menos que los embalses españoles.

En la tabla 1 se presenta la cantidad de suelo ocupado (en m2) por las instalaciones de diferentes tecnologías energéticas para la producción de 1 Gwh de energía durante 30 años. Si bien la ESFV precisa una cantidad de suelo mayor que otras energías renovables, ahorra espacio en comparación con los centrales de producción energética mediante carbón.

La degradación del suelo y la polución del agua son consecuencia, en parte, del uso extensivo de energías de origen químico y orgánico. Un mayor uso de energías alternativas reduciría esta agresión al medioambiente por parte de las energías convencionales.

La desertización tiene su origen en la sobreexplotación de la vegetación para satisfacer las necesidades de alimento y de combustible, en ausencia de otras fuentes de energía. Esta situación, observable especialmente el países en vías de desarrollo, sería paliada por el uso de energías alternativas.

Tabla 1: Cantidad de suelo ocupado (en m2) por una instalación productora de 1 Gwh de energía durante 30 años para varias tecnologías.

Tecnología Espacio ( m2/GWh en 30 años )
Carbón 3642
Térmica solar 3561
Fotovoltaica 3237
Eólica 1335
Geotérmica 404

El consumo de agua necesario para la operatividad de una instalación de ESFV resulta ser el más bajo en comparación con cualquier otro tipo de instalación de producción energética (solo se precisa agua durante los procesos de producción de los componentes de los sistemas fotovoltaicos). Este punto es particularmente importante para nuestro país, que sufre sucesivos episodios de sequía.

Los avances industriales en la fabricación de paneles solares se dirigen en el sentido de reducir perdidas de material al cortar las obleas para la fabricación de células solares. Este ahorro de material supone, además de un beneficio económico, disminuir la emisión de contaminantes generados por la producción de la energía necesaria para fabricar las obleas. Asimismo, la progresiva fabricación de volúmenes más importantes de paneles solares, reduce proporcionalmente la inversión energética necesaria.

Tabla 2: Análisis cualitativo de los efectos medioambientales para diferentes tecnologías de producción energética, incluyendo la ESFV.

Carbón
Contaminantes ácidos (SO2, NOx etc 5 4 2 2 1
CO2 5 5 5 2 1
CH4 3 2 4 1 1
Partículas 3 3 1 1 2
Metales pesados 3 2 1 1 2
Almacenamiento de residuos 3 2 1 4 2
Catástrofes 2 3 3 5 1
Intrusión visual 3 4 4 3 2
Ruido 2 1 1 1 1
Terreno ocupado 4 2 2 2 2
Seguridad y salud humana 3 3 2 3 1

Clave:

  1. Despreciable
  2. Despreciable/significativo
  3. Significativo
  4. Significativo/Grande
  5. Grande

Una nueva perspectiva para el ahorro energético y de material en la fabricación de paneles solares se abre con la introducción de paneles solares sin marco de aluminio. Como consecuencia de ello, están siendo desarrollados nuevos conceptos de fijado a las estructuras de soporte, como por ejemplo el pegado de los paneles solares.

La optimización de las estructuras de soporte ha de conducir a la reducción de la inversión energética y de material en la fabricación de sistemas fotovoltaicos.

En conclusión, la ESFV resulta ser, al contrario que la mayoría de las energías convencionales, prácticamente inocua durante la fase de explotación. Durante la fase de fabricación ha de exigirse la correspondiente integración en la cadena de producción de los métodos de control, almacenamiento o reciclado de residuos.

Para terminar, en la tabla 2 se presenta un análisis cualitativo de la importancia de los impactos medioambientales debidos a diferentes tecnologías de generación energética convencional y mediante ESFV. Se observa como los efectos medioambientales debidos a la ESFV son considerablemente menores que los originados por las fuentes energéticas convencionales.