Ignacio Mártil.
Catedrático de Electrónica de la Universidad Complutense de Madrid y miembro de la Real Sociedad Española de Física

El autoconsumo de energía eléctrica, es decir, la obtención de la energía que consumimos de manera autónoma mediante el uso de paneles fotovoltaicos, es una posibilidad que se va abriendo paso en todo el mundo, gracias al enorme desarrollo de la energía solar fotovoltaica y el consiguiente abaratamiento de la energía producida por este procedimiento.

El gobierno del Partido Popular, dentro de su campaña en contra de las energías renovables en general y del autoconsumo energético en particular, acaba de aprobar un Real Decreto que, tras muchos meses en la incubadora, ha visto finalmente la luz. El Decreto necesita ¡44 páginas! para describir las trabas de todo tipo a las instalaciones, al volcado de energía a la red, a los pagos por la utilización de esta, etc. La lista pormenorizada de penalizaciones se puede encontrar en este artículo.

A pesar de los denodados intentos por parte de los responsables del Ministerio de Industria por frenarlo, mostrare en este artículo que el autoconsumo de energía eléctrica se va a convertir en una realidad generalizada a escala global; la conjunción de paneles solares y baterías de almacenamiento cada vez más eficientes y baratas hacen de esta forma de generar energía eléctrica una opción que reúne tal número de ventajas que tratar de frenarla es como ponerle puertas al campo, aunque la rapidez con la que se vaya extendiendo su uso puede verse retrasada si no hay una regulación mínimamente sensata que lo incentive .

Hay numerosas señales que indican que la generalización del autoconsumo va a ser una realidad más pronto de lo que muchos imaginan y de lo que unos pocos temen. Un reciente indicio de esta progresión es el último producto que ofrece Iberdrola a los consumidores domésticos y las pequeñas empresas ("Smart Solar") para hacerse con buena parte del futuro mercado fotovoltaico vinculado al autoconsumo. Algo se está moviendo en las grandes compañías eléctricas, principales opositoras al autoconsumo y creadoras del célebre "peaje de respaldo", concepto genuinamente "Marca España" y que queda finalmente recogido en el marco regulatorio aprobado el pasado viernes.

¿Por qué sostengo que es imparable el autoconsumo de energía eléctrica? Por razones de toda índole: de desarrollo tecnológico y eficiencia energética, de carácter medioambiental, de modelo energético, de carácter económico, etc. Como dice Greenpece en su último informe (Energy [R]evolution Scenario 2015): "No hay grandes obstáculos técnicos o económicos para avanzar hacia un 100% de energías renovables en el año 2050".

A continuación, centraré el análisis en las razones tecnológicas, de eficiencia energética y de carácter medioambiental que soportan la generalización masiva del autoconsumo de energía eléctrica.

1. Desarrollo tecnológico y eficiencia energética de la energía solar fotovoltaica
El desarrollo tecnológico alcanzado por la energía solar fotovoltaica en los últimos 10-15 años es, sencillamente, impresionante. La eficiencia de las células solares se incrementa un mes tras otro de manera que en algo más de una década, hemos pasado de paneles con un 12% de eficiencia de conversión de la energía solar en eléctrica a paneles con un 20%. No hay ninguna otra tecnología de generación de energía que haya mejorado sus niveles de eficiencia a este ritmo en las últimas dos décadas. Las centrales basadas en combustibles fósiles tienen un rendimiento de generación de energía eléctrica neta de un 30%, cifra al alcance de la fotovoltaica.

Además, en los últimos años se ha conseguido una drástica reducción de un factor que ha frenado el desarrollo de la fotovoltaica durante mucho tiempo: el tiempo necesario para que un panel solar produzca tanta energía como la que se utilizó en su construcción e instalación (Tiempo de Amortización Energética, en lo que sigue TIAE). Esto se debe a que la gran mayoría de las células solares comerciales (alrededor del 90%) están fabricadas con silicio. El silicio es uno de los elementos más abundantes en la corteza terrestre, pero se encuentra en esta en forma de óxidos y silicatos. Para utilizarlo en las células solares es preciso descomponerlos y purificar el silicio resultante (debe ser un silicio 99.999999% puro) para que sirva de material de partida en la fabricación de los paneles fotovoltaicos. La descomposición de los óxidos y silicatos y la posterior purificación son procesos costosos en términos energéticos.

La siguiente figura muestra la evolución del TIAE desde 1990 a la actualidad, para una instalación ubicada en una localidad con un nivel de irradiación de 1.700 kWh/m².año, característico de una ciudad como Ciudad Real:

Tiempo de amortización energética o energía invertida en la fabricación e instalación de un panel fotovoltaico en función del año de fabricación. Elaboración propia a partir de los datos del Photovoltaics Report 2015 (Instituto Fraunhofer)

El TIAE ha pasado de casi ¡cincuenta años! en 1970 y más de tres en 1990, a poco más de siete meses en la actualidad. Hoy día, en la mitad meridional de España está comprendido entre 6 y 18 meses. Dado que un panel fotovoltaico tiene una vida estimada de unos 30 años, el 95% de su vida la pasa produciendo energía neta adicional a la que se empleó en su fabricación e instalación. Durante años se dijo que la energía solar fotovoltaica jamás sería rentable ya que su TIAE era similar o superior a la energía producida. Esto, que fue cierto durante décadas, se quedó como un "mantra" (uno más) en contra de su utilización, desmentido por datos perfectamente contrastables.

El segundo factor relacionado con la eficiencia energética de la energía solar fotovoltaica es el relativo a la cantidad de energía que produce y a su comparación con la producida por las centrales alimentadas con combustibles fósiles. Esta magnitud se denomina Tasa de Retorno Energético (en lo que sigue, TRE). La TRE es la energía eléctrica producida por los paneles durante su vida útil dividida por la energía gastada en su fabricación e instalación, es decir, por el TIAE.

En la siguiente gráfica muestro los valores de la TRE para las diferentes tecnologías fotovoltaicas. Como se ve, se sitúan en el margen comprendido entre poco menos de 20 hasta valores próximos a 40. A efectos comparativos incluyo los valores de la TRE para centrales de fuel y de carbón:

Valor de la TRE para diversas tecnologías fotovoltaicas en regiones con niveles de irradiación de 1.600-1.800 kWh/m².año. Se muestra también la TRE para centrales de fuel y para centrales de carbón.

Los valores de la TRE para los distintos sistemas fotovoltaicos son similares o superiores a los que se obtienen con generación por fuel. Y los paneles que requieren menos energía en su construcción, basados en células de CdTe, tienen una TRE parecida al de las centrales de carbón menos eficientes. En localizaciones con elevados niveles de irradiación, la TRE puede llegar a 60, a lo que hay que añadir las emisiones de gases de efecto invernadero que se evitan, aspecto que trataré más adelante.

Así pues, desde el punto de vista de la eficiencia energética, está plenamente justificado el uso de la energía solar fotovoltaica de forma masiva en nuestro país.

2. Reducción de costes de la energía solar fotovoltaica
La figura muestra la evolución del precio del vatio fotovoltaico, expresado en dólares, desde mediados de los años 70 hasta hoy:

Evolución del precio de la potencia solar fotovoltaica

La razón de esa drástica disminución se debe a la apuesta generalizada por la energía solar fotovoltaica a escala mundial, lo que ha generado unas economías de escala sin precedentes, que han favorecido una reducción de precios  en las últimas décadas espectacular . Esta reducción de precios, unido a los altos niveles de irradiación de España (ver el mapa adjunto), hace que hoy en día en la práctica totalidad de nuestro país el precio del kWh fotovoltaico ya es similar al producido con fuentes no renovables. En efecto, el coste del kWh fotovoltaico está comprendido en el margen 8-12 cent€, mientras que el coste del generado con gas o carbón, es de 6-12 cent€.

Niveles de irradiación en promedio anual para Europa. Los tonos ocres indican altos niveles de irradiación, los verdes intensos y azules, bajos. España disfruta de los más altos de todos los países de la UE. Fuente: Green Rhino Energy

3. Hacia un nuevo modelo energético limpio e independiente
La situación descrita en los párrafos precedentes representa una oportunidad única de nuestro país para desarrollar un nuevo modelo energético de generación distribuida en todo el territorio. La generalización del autoconsumo de electricidad reducirá la dependencia energética de nuestro país, consiguiéndose por lo tanto un alto grado de independencia frente a futuras crisis energéticas. Además el sol es una fuente de energía gratuita, inagotable, limpia y respetuosa con el medio ambiente, con lo que se limitan las emisiones de gases de efecto invernadero y en particular de CO2.

Cada kWh producido por instalaciones fotovoltaicas situadas en localidades con niveles de irradiación de 1.600-1.800 kWh/m².año, genera entre 0,015 y 0,030 kg. de CO2, contabilizando las emisiones producidas durante la fabricación de los paneles y repartiendo estas a lo largo de toda su vida útil. Estas emisiones se han reducido en los últimos años en más de un 50%, gracias a la mejora y optimización de los procesos de purificación del silicio y de fabricación de los paneles. La tabla siguiente muestra los valores de las emisiones de instalaciones fotovoltaicas comparadas con las debidas a centrales basadas en combustibles fósiles:

Emisiones de diversas fuentes de energía por cada kWh producido. El margen de valores de la fotovoltaica se debe a la variabilidad propia del recurso solar. Fuente: Imperial College London. Informe 2014

Es decir, se produce una disminución de emisiones de CO2 por esta fuente en un factor de 15 - 80 veces respecto a los combustibles fósiles, una razón de peso adicional para promover masivamente el autoconsumo fotovoltaico.

4. Algunas conclusiones
El despliegue masivo de instalaciones de autoconsumo fotovoltaico no será la solución milagrosa del problema de la energía, pero formará parte de las principales alternativas al inevitable agotamiento de los combustibles fósiles, especialmente en España, donde tenemos unos niveles de irradiación muy elevados en todo el territorio.

El autoconsumo traerá aparejado un verdadero cambio en el modelo de generación de energía, desde el actual centralizado, caro y poco respetuoso con el medio ambiente a uno distribuido de generación por todo el territorio, lo que reducirá la necesidad de invertir en nuevas redes y limitará las pérdidas de energía por el transporte de la electricidad. Esta transición será más rápida con un marco legislativo mínimamente justo, como el que ya existe en multitud de países de nuestro entorno, que permita el despliegue masivo de esta alternativa energética. En nuestras manos esta hacerlo posible.