Solar: la energía que cierra el círculo

Toda la energía del planeta es, literalmente, de origen solar (a excepción de una pequeña porción acumulada en el núcleo terrestre y liberada, en pequeñas porciones, por erupciones volcánicas y movimientos tectónicos). El carbón, el petróleo, el gas… pero también la vegetación o el viento, tienen un origen solar.

La tierra recibe, de hecho, una potencia de 174.000 millones de millones de vatios de energía solar… de manera permanente. Es una cifra mareante, pero podemos ilustrarla de otra manera: la tierra recibe en un segundo 100.000 veces la energía que consumimos todos los humanos en todo un año. Sigue siendo una cifra mareante… de manera que podemos seguirla concretando: bastaría capturar la energía que reciben 5.000 kilómetros cuadrados de superficie terrestre para satisfacer todas nuestras necesidades de energía. Eso es el 3% de la tierra firme, o el 1,4% de la superficie del océano.

Los cálculos anteriores son muy groseros. Están basados en suposiciones como que el 100% de la energía que recibe el planeta llega a la superficie (parte es reflejada por la propia atmósfera) y que podríamos, de alguna manera, transformar el 100% de esa energía luminosa en otra forma de energía aprovechable. Ambas cosas son falsas. Sin embargo, que los árboles no te impidan ver el bosque: si existiera esa tecnología capaz de aprovechar la luz para generar energía, bastaría una superficie relativamente pequeña del planeta para mantener en marcha al planeta entero.

Obviamente, esa tecnología existe. De hecho, y curiosamente, Einstein recibió el premio Nobel por descubrirla (y no por otros logros como la teoría de la relatividad). En su trabajo sobre el efecto foto-eléctrico, Einstein explica cómo una radiación puede liberar electrones de ciertos materiales. La aplicación de esa teoría ha permitido, entre otras muchas cosas, la construcción de paneles solares.

Un panel o célula solar es un dispositivo capaz de generar una corriente eléctrica a partir de radiación solar. Es decir, de convertir luz en electricidad. Los conoces de las calculadoras y los relojes solares, y también de verlos cada vez en más tejados. Lo que igual no sabías es que el motivo de su generalización es que su precio y prestaciones han mejorado hasta convertir a la energía solar en una alternativa capaz de alimentar cosas mucho más potentes que una calculadora; de alimentar hogares, empresas y países enteros.

De hecho, y aunque los cálculos varían en función de los estudios, de cara a que la humanidad fuera neutra en carbono en 2050, lo ideal sería que la solar representara, al menos, el 20% de la producción total de energía, lo que equivaldría a recortar en alrededor de 5.000 millones de toneladas las emisiones de CO₂. ¿Crees que es imposible? En España, y con bastante frecuencia, la energía solar ya es la principal fuente de energía durante una centena de horas al año, con cuotas que rozan el 50% de la demanda energética total. Y acabamos de empezar.

La instalación solar típica

A diferencia de alternativas que requieren grandes inversiones, como por ejemplo la energía nuclear, la energía solar puede alcanzar un grado de capilaridad brutal. Cada edificio suele tener un tejado, y eso convierte a cada edificio en una central eléctrica en potencia.

Una instalación solar típica comienza por un conjunto de paneles solares con la orientación adecuada. Para que te hagas una idea, un panel solar suele medir menos de 2 metros cuadrados, pero es capaz de genera unos 500 vatios de potencia. Eso significa que el hogar medio, con 5,4 kW de potencia contratada (cifra que casi nunca se utiliza), podría satisfacer sus necesidades de potencia máxima con sólo 10 paneles solares. Ser capaz de cubrir la potencia máxima demandada por la vivienda es lo habitual en las instalaciones solares.

Los paneles solares están compuestos por celdas solares, y cada una de las celdas genera electricidad en una tensión muy pequeña y en corriente continua. Sin embargo, igual que ocurre con las baterías de los coches eléctricos, se pueden conectar muchos paneles en serie para alcanzar tensiones elevadas.

Ya sea una pequeña instalación o una central fotoeléctrica, los paneles se conectan a un dispositivo llamado inversor que recibe la corriente continua de los paneles y la prepara para su uso posterior. Ese uso puede consistir, por ejemplo, en cubrir la demanda de energía de la vivienda. En ese caso, el inversor genera corriente alterna a 230 voltios y 50 Hz, idéntica a la del suministro eléctrico de nuestras comercializadoras eléctricas. Si la demanda de la vivienda es superior a la producción solar, parte de la energía es suministrada por la comercializadora. Si la producción solar es superior, tenemos la opción de producir menos, de vender nuestro excedente a la comercializadora … o de almacenar esa energía.

Obviamente, hay dificultades. Existen las noches. También existen los días nublados. Y, desde luego, existen los edificios de viviendas, que frecuentemente no tienen suficiente tejado para cubrir las necesidades energéticas de todas las viviendas que hay debajo. Pero todos esos problemas pueden resolverse.

Salvando las dificultades

Por suerte, y aunque la energía solar no es la solución perfecta para todos los casos, cada vez hay más soluciones para acallar al ejército de cuñados que gritan con fuerza “pero no siempre hace sol”. Y es que, al fin y al cabo, nuestro cuñado tiene bastante razón: no siempre hace sol.

El primer paso para resolver los problemas consiste en almacenar la energía solar producida. Y para eso existen diversas alternativas exóticas (volantes de inercia que giran a alta velocidad en el vacío, por poner un ejemplo) pero generalmente se recurre a una batería estacionaria (por aquello de que va atornillada a la pared).

Una Tesla Powerwall es un ejemplo como otro cualquiera de una de estas baterías. No es el más asequible, pero probablemente sí el más estético y conocido, de manera que vamos a usarlo como ejemplo. Un Powerwall 3 de Tesla ofrece 13,5 kWh de capacidad, puede entregar hasta 11 kW de potencia, y es capaz de cubrir casi todas las necesidades energéticas de un hogar de tamaño medio con un sistema de climatización eficiente. Cuesta unos 10.000 euros, pero es posible encontrar lo mismo en marcas más populares como Huawei por aproximadamente la mitad de coste. Un coste que, por cierto, está descendiendo vertiginosamente.

En total, cada kW de potencia de solar tiende a costar entre 2.000 euros (sin almacenamiento) y unos 3.500 euros (con almacenamiento). En el caso más ambicioso, que es el del trabajar en modo isla, sin depender de suministro eléctrico externo, un hogar tendría que invertir 15.000 euros en instalación fotovoltaica. Con una factura eléctrica de 100 euros al mes, se amortiza en 12 años. Y si en el hogar suele haber un coche eléctrico (dentro de unos años es probable que lo de “eléctrico” resulte redundante), el almacenamiento puede resultar redundante: para la batería de un eléctrico, mantener una casa ilumina y caliente es literalmente un juego de niños.

La comunidad energética

Lógicamente, no todo el mundo vive en una casa unifamiliar con garaje y enorme tejado a dos aguas con la orientación perfecta. ¿Cuánto interés le resta eso a la energía solar? Ninguno. Los grandes edificios de viviendas tienen grandes gastos de energía. Alumbrado, ascensores, calderas, bombas de agua… todo eso, además de parte del consumo “durmiente” de las viviendas (entre 150 y 300 vatios durante el tiempo que están desocupadas) puede cubrirse con solar y descontarse, ya sea de la factura de electricidad o del recibo de la comunidad.

Porque, una herramienta muy poderosa del ecosistema eléctrico, son las matemáticas. Si yo genero un kWh de energía, y lo inyecto “aquí”, puedes descontármelo “allí”. Y eso se puede sofisticar todo lo que sea necesario mientras no se perjudique al funcionamiento de la red. Eso es algo que no puede hacerse, por ejemplo, con el gasóleo o el gas natural para calefacción.

Imaginemos una nave industrial con un bajo consumo de energía, pero un enorme tejado. E imaginemos a un gran edificio de viviendas. Imaginemos también que ambas construcciones están conectadas a la misma red. ¿Por qué no podría la nave generar la energía que consume el edificio, funcionando como un solo elemento? Eso se llama comunidad energética. Es España, actualmente, los miembros de una comunidad energética deben situarse en un radio de 500 metros. En Portugal, y en baja tensión, ese radio se amplía hasta los dos kilómetros.

En España hay 2.500 núcleos urbanos con un diámetro inferior a dos kilómetros… que podrían funcionar como comunidades energéticas con paneles instalados en los mejores tejados. Aunque es el 30% de los municipios de España, esa cifra la comentamos simplemente para subrayar lo grande que es un círculo de dos kilómetros. En realidad, no hay límite de comunidades energéticas, y pueden superponerse. De esta manera… ¿por qué tienen que entrar grandes cables de alta tensión a las ciudades? La pregunta no es si llegará el día en el que habrá que contarle a los niños lo que es un tendido de alta tensión… sino ¿cuándo llegará?