La evaluación del ciclo de vida (LCA) de los proyectos de generación de electricidad es una etapa esencial del proceso de planificación para evaluar su impacto ambiental. El LCA examina los insumos y los resultados de un proyecto durante todo su ciclo de vida, desde la planificación hasta la desmantelamiento, y se utiliza para formular políticas energéticas y tomar decisiones sobre la financiación de investigación y desarrollo (I+D).
El LCA es una herramienta valiosa para la optimización de sistemas de energía solar fotovoltaica (PV) basada en una variedad de variables ambientales. También proporciona un medio para comparar directamente diferentes tipos de tecnologías de energía, demostrando cómo invertir en un sistema de energía solar fotovoltaica se compara con otras formas de generación de electricidad.
Entonces, ¿cómo funciona el análisis del ciclo de vida para los paneles solares fotovoltaicos?
Análisis del ciclo de vida de un sistema de energía solar fotovoltaica
La vida útil de un sistema de energía solar fotovoltaica se estima en 25-40 años, dependiendo de factores como el equipo utilizado y las condiciones ambientales. El LCA de un sistema de energía solar fotovoltaica estudia el impacto en el medio ambiente desde la producción del equipo hasta la disposición de los paneles. Las etapas del ciclo de vida de los paneles solares fotovoltaicos involucran:
- Extracción de materias primas
- Procesamiento y refinación de materias primas
- Fabricación de módulos solares fotovoltaicos y otros componentes del sistema
- Instalación
- Operación y mantenimiento del sistema
- Desmantelamiento y disposición o reciclaje de la planta
Vamos a analizar las fases clave con más detalle.
Materias primas y recursos
El LCA comienza con un análisis de inventario para evaluar el volumen de materiales que un proyecto utilizará y que tienen un impacto ambiental, así como si habrá emisiones de dióxido de carbono (CO2) durante el ciclo de vida de una planta.
Materiales como los metales están asociados con emisiones generadas durante los procesos de extracción y transporte involucrados en su producción.
Los procesos a lo largo del ciclo de vida se evalúan cuantitativamente y los datos se analizan para identificar todos los materiales involucrados. Es importante comprender la calidad de los datos y las suposiciones involucradas, ya que puede ser difícil recopilar información completa sobre todos los procesos relacionados, lo que resulta en datos faltantes o simplificados.
Además del impacto ambiental de la extracción de materias primas, también tener en cuenta la escasez de estos recursos. Por ejemplo, la instalación de paneles solares fotovoltaicos requiere aluminio, cobre, acero, concreto, plata, silicio y grafito.
El cobre, por ejemplo, es ahora un recurso muy estratégico que requiere una vigilancia adicional en cuanto a su suministro. IFPen estima que el consumo mundial acumulativo de cobre para 2050 podría superar el nivel de los recursos conocidos en 201
Actualmente, la tecnología líder para los módulos solares fotovoltaicos es el silicio. A nivel mundial, el desarrollo acelerado de instalaciones fotovoltaicas está llevando a una cantidad significativa de silicio utilizado. A diferencia de otros recursos, el silicio no es escaso geológicamente. Sin embargo, el suministro de silicio para aplicaciones fotovoltaicas es motivo de preocupación, y es un problema político vinculado a la fuerte dependencia del suministro de silicio de China, que domina el mercado de producción de sílice.
Reciclaje
El reciclaje de los materiales utilizados en los paneles y sistemas solares fotovoltaicos se está volviendo cada vez más importante a medida que avanza la transición hacia la energía limpia. La eliminación de los paneles solares en vertederos se convertirá en un problema ambiental más grande a medida que más sistemas alcancen el final de su vida útil, al mismo tiempo que se necesitarán nuevas fuentes de materias primas para satisfacer la demanda.
El suministro global de cobre, que se utiliza en paneles solares y cables eléctricos, así como en turbinas eólicas, plantas nucleares, baterías de almacenamiento de energía y redes de energía, se espera que se ajuste, ya que también tiene una gran demanda en infraestructuras como edificios, transporte y redes de telecomunicaciones.
A medida que la demanda se expande en economías desarrolladas y en desarrollo, hay pocos nuevos proyectos mineros en camino para aumentar la refinación de cobre y mantenerse al día con el crecimiento del consumo. Cuanto mayor sea la proporción de generación renovable en la mezcla de energía, más cobre se requerirá.
La cadena de suministro deberá responder construyendo capacidad de reciclaje para aumentar la disponibilidad de material de cobre de los paneles usados y otros equipos, sin necesidad de nueva capacidad de producción primaria. Un suministro más ajustado probablemente conducirá a un aumento en los costos de las materias primas, lo que hará que el reciclaje sea más financieramente viable pero también aumentará los costos del sistema.
Existen preocupaciones similares sobre la disponibilidad de silicio utilizado en células solares cristalinas. Si bien existe capacidad de refinación de silicio distribuida en todo el entorno, el proceso de refinación consume mucha energía, lo que puede hacer que sea poco rentable producirlo cuando los precios de la electricidad son altos. También se necesitará nueva minería de sílice para respaldar el crecimiento de la energía solar y evitar un monopolio en el suministro.
Se espera que el suministro de litio utilizado en baterías de almacenamiento y vehículos eléctricos también se vuelva cada vez más ajustado, ya que la minería se concentra en Australia, Chile y Argentina, mientras que la refinación y la producción de baterías se centran en China.
Análisis del ciclo de vida de la energía fósil vs la energía renovable
¿Cómo se compara la huella de carbono de la generación de energía renovable con la generación de energía fósil? ¿La producción de equipos como paneles solares y turbinas eólicas tiene un impacto ambiental menor o mayor que una planta de combustibles fósiles?
Las emisiones de gases de efecto invernadero durante todo el ciclo de vida de una planta de energía son tanto directas como indirectas. En las etapas iniciales, las emisiones indirectas provienen de la extracción, fabricación y transporte de materias primas y combustible, así como de la construcción de infraestructura eléctrica. Hay emisiones directas de la combustión en plantas de generación de combustibles fósiles, mientras que las fuentes renovables no producen emisiones durante la generación. Y luego hay emisiones indirectas provenientes del desmantelamiento de la infraestructura eléctrica al final de su vida útil y la disposición del combustible como residuo.
Según un informe del operador de la red eléctrica de Francia, RTE, incluso cuando se tiene en cuenta todo el ciclo de vida de la extracción y procesamiento de materias primas, fabricación de equipos, instalación y mantenimiento, las emisiones totales de CO2 producidas por las tecnologías de generación renovable y nuclear son mucho menores que las producidas por las plantas de petróleo, carbón y gas.
Entre las tecnologías renovables, los paneles solares fotovoltaicos tienen una huella de carbono ligeramente mayor que las plantas nucleares o las turbinas eólicas. Esto se ilustra en el siguiente gráfico que muestra las emisiones del ciclo de vida para diferentes formas de energías renovables. De hecho, las plantas nucleares no producen directamente ninguna emisión de gases de efecto invernadero, pero el transporte y la eliminación de los productos de desecho se alimentan actualmente mediante el uso de combustibles fósiles.
La huella de carbono de las plantas solares fotovoltaicas podría reducirse aún más si la producción de paneles se localiza para reducir las emisiones de transporte, si hay avances en los tipos de paneles utilizados, una reducción en la cantidad de energía utilizada para la producción de los módulos, o si el reciclaje de los paneles se vuelve estándar.
El LCA permite una visión holística del impacto ambiental de los paneles solares fotovoltaicos
El LCA es uno de los mejores enfoques para tener una visión completa del impacto ambiental de los paneles solares fotovoltaicos, ya que abarca cada paso del proyecto, desde las materias primas hasta el desmantelamiento. Sin embargo, tener en cuenta que es una evaluación muy compleja con cierta incertidumbre inherente. Además, los resultados presentados aquí dependen de la evolución del proceso y, por lo tanto, cambiarán con el tiempo.
Para obtener una visión completa del aspecto ambiental, se pueden considerar otros aspectos, como la ocupación y el uso de la tierra, los contaminantes atmosféricos, el impacto en la salud, etc.
El LCA puede ayudar a argumentar a favor de la energía solar como una alternativa efectiva a la generación de energía a partir de combustibles fósiles, lo que ayuda a avanzar en la transición hacia una energía baja en carbono.
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