La electricidad del futuro no conoce horarios

La innovación sostenible es un pilar fundamental en el camino de las energías renovables en su lucha por la descarbonización. Universidades e investigadores de todo el mundo trabajan para optimizar su aprovechamiento incluso fuera de las horas de máxima producción, ya sea mediante placas ‘fotovoltaicas’ que generan energía de noche como mediante baterías que congelan la energía.

Alejandro Mico, experto en energía y fundador de Sunalizer, y alumno de Akademia, nos ayuda a entender los entresijos técnicos de las nuevas fuentes renovables y tecnología de almacenamiento; mientras Nieves cifuentes, Responsable Corporativa de Medio ambiente en Naturgy, explica los retos actuales de las energías renovables, mientras comparte cifras para la esperanza.

Cifras para la esperanza para las energías sin CO₂

En 2021, nos explica Nieves Cifuentes, “más del 48 % de la electricidad consumida se generó a partir de fuentes renovables”, cifra que asciende al 71 % si se consideran las fuentes que no emiten CO₂. Hace unas décadas, esto habría sonado utópico, pero hoy en día España tiene “más de la mitad del parque de generación eléctrico corresponde a instalaciones renovables”.

Aunque la transición no es sencilla, y la innovación ha de ser sostenible. Las centrales de ciclo combinado de gas “seguirán teniendo un papel protagonista en el respaldo a la generación renovable”, al menos ahora son un ‘respaldo’. De hecho, la gran mayoría de instalaciones que se construyen en la actualidad son renovables, “siendo la tecnología dominante la solar fotovoltaica”.

A nivel mundial, el 81 % de la potencia instalada en 2021 fue renovable; en España, el 80 %. Son cifras para la esperanza. “Supone un impacto muy positivo para el medio ambiente y la sociedad”, comenta Nieves Cifuentes, porque “contribuye a mitigar el cambio climático”, por sus ahora bajos costes y porque “contribuyen a la independencia energética”.

Aunque, como recuerda esta experta, “la producción renovable depende de recursos naturales como el viento, la lluvia o la radiación solar, que son intermitentes y no gestionables, por lo que no siempre están disponibles”. Es, sin lugar a duda, uno de los retos del futuro. Pero ¿y si no tuviesen esta limitación? ¿Y si en el futuro sí estuviesen disponibles gracias a la Innovación sostenible?

¿Es posible generar energía por la noche usando placas solares?

Alejandro Mico nos explica cómo es posible que un panel funcione de noche. La clave está en una propiedad llamada ‘radiación’, análoga a lo que ocurre con los radiadores que calientan las casas. Estos irradian energía porque están más calientes que el entorno, y algo similar les ocurre a los paneles solares.

De noche, “los elementos sólidos llegan a estar alrededor de 3 °C por debajo de la temperatura ambiente” porque los paneles “emiten energía en forma de luz infrarroja hacia el universo”, que se encuentra a unos −273,15 °C. Como “los paneles solares están un poco más fríos que el aire que los envuelve”, entonces es posible “generar una corriente eléctrica a través del efecto seebeck” —la conversión de diferencias de temperatura directamente a electricidad— usando un generador termoeléctrico.

Es importante entender que esta forma de extraer energía no es energía solar, pero sí puede añadirse como complemento a las células fotovoltaicas, de modo que se pueda disponer de “una generación de energía a las horas en la que el sol está escondido”. Y hacerlo sin necesidad de nuevos elementos de electrónica de potencia, al reutilizar los mismos elementos. Una forma de amortizarlos antes.

Innovación sostenible para el futuro

En la actualidad, estos nuevos paneles necesitan primas verdes para ser rentables, como en su momento lo necesitaron la fotovoltaica y la eólica, porque ‘solo’ generan “el 16 % de la energía que hoy pueden generar los paneles más avanzados del mercado”, unos 50 W/m², puntualiza Alejandro Mico. Sin embargo, la posibilidad de “equilibrar la red eléctrica durante el ciclo día-noche” es algo en lo que es necesario invertir.

Quizá en el futuro alcance la paridad de red con los combustibles fósiles, como ya pasó con la fotovoltaica en 2014 y la eólica hacia 2016. Esto es, desde entonces es capaz de producirse a un coste inferior o igual al precio generalista de compra de la electricidad, gracias al apoyo inicial en forma de ayudas y primas verdes. Aunque el coste no es el mayor reto de las renovables.

Tal y como recuerda Nieves Cifuentes, “el principal reto es asegurar la garantía del suministro en un sistema 100 % renovable”. Cuanto más nos acercamos al cien, más complejo es generar la energía renovable de forma que cubra toda la demanda. Aunque hay tecnologías ya muy prometedoras que pueden ayudar.

Baterías de congelación-descongelación

Junto a los paneles nocturnos existe otra tecnología disruptiva: las baterías de congelación-descongelación. El principio físico es sencillo y lo sintetiza Alejandro Mico: se aplica un calor inmenso sobre un electrolito, como pasa en las centrales térmicas solares de concentración en que miles de espejos llamados ‘heliostatos’ apuntan siempre a un mismo punto; y luego se aplica “una bajada brusca de energía” que solidifica (congela) el compuesto.

Solúcar PS10 es una planta solar termoeléctrica por tecnología de torre, la primera en el mundo explotada comercialmente

Cuando la energía hace falta de nuevo, se le aplica calor y se extrae la energía. Por eso se las llama también ‘baterías estacionales’. Se pueden calentar y congelar en verano, cuando la producción solar es elevada, y descongelar en invierno. O en el ciclo día-noche. Esto “mejora la intermitencia de los recursos renovables”.

¿Cuál es el futuro de la energía fotovoltaica?

Con respecto al futuro de las energías renovables en general, Nieves Cifuentes señala la necesidad de lograr “avances tecnológicos que maximicen la eficiencia energética, así como soluciones que permitan gestionar la demanda”, así como “que los consumidores de electricidad adapten su comportamiento y utilicen la energía en los momentos en los que haya más capacidad de generación renovable”. El cambio de hábitos será clave a corto plazo.

Alejandro Mico establece cierta cronología basada en el corto, medio y largo plazo, que puede servir como referencia:

En el corto plazo, la configuración eléctrica tendrá un gran potencial de cambio. Se trata de “mejoras a nivel eléctrico con equipos y tecnologías que hoy existen”. También del despliegue de paneles solares flotantes, por ejemplo, sobre canales, que evitan la evaporación de agua.

A medio plazo, mejorará la eficiencia de los paneles solares y veremos paneles fabricados con el reciclaje de generaciones previas. También cambiará la forma del panel solar, “transparentes, flexibles, en forma de tejido, o pintura directamente que permita a una superficie generar energía”. También vamos “hacia una red eléctrica global”, más estable y resiliente.

A largo plazo, podríamos aventurarnos a decir que disfrutaremos de la energía solar las 24 horas, porque “cuando el sol se esconde en un país, sale en otro”. Es algo futurista, pero quizá se pueda captar la energía en el espacio con satélites y enviarla a la Tierra con rayos infrarrojos concentrados.

El futuro es renovable y la innovación sostenible sigue su curso, aunque la humanidad aún se encuentra en una fase de transición hacia esta ‘utopía viable’. Una utopía que quizá dentro de un siglo sea vista como otra transición, dado que en el futuro lejano es posible que tecnologías limpias como la nuclear de fusión o la geotermia de gran profundidad sean la norma.