Según la última revisión de datos de la Administración de Información de Energía de Estados Unidos (EIA, por sus siglas en inglés), la generación eléctrica mediante fuentes de energía renovable representó el 202% de la generación eléctrica total en Estados Unidos en 202
La Campaña SUN DAY revisó el último informe mensual de energía eléctrica de la EIA (con datos hasta el 31 de diciembre de 2021) y también encontró que la energía solar (incluyendo la de escala de servicios públicos y residenciales) aumentó un 223%, convirtiéndose en la fuente de electricidad de más rápido crecimiento en el país en 202La energía eólica creció un 137% en comparación con 2020. En conjunto, la energía solar y eólica crecieron un 196% y representaron el 105% de la generación eléctrica en Estados Unidos (12% eólica, 93% solar). Además, la energía eólica y solar combinadas ahora proporcionan más de tres quintos (608%) de la generación de fuentes renovables.
Además, la geotermia experimentó un aumento del 19%, mientras que la electricidad generada a partir de biomasa (madera y otros) aumentó un 42%. En conjunto, la generación de todas las energías renovables no hidroeléctricas creció un 108%.
A pesar de las severas condiciones de sequía durante el año, la energía hidroeléctrica disminuyó un 78%. No obstante, todas las fuentes renovables combinadas, incluida la hidroeléctrica, produjeron un 17% más de electricidad que un año antes. Las fuentes renovables también ampliaron su ventaja sobre la energía nuclear, proporcionando un 15% más de electricidad que las plantas nucleares del país (169% del total de la generación de Estados Unidos). El gas natural se mantuvo como la principal fuente de generación eléctrica en Estados Unidos, con una participación del 382%, pero disminuyó desde el 40.12% del año anterior. El carbón se recuperó y ocupó el segundo lugar (con una participación del 258%), creciendo un 120% en comparación con 2020.
Sin embargo, las tendencias a largo plazo aún sugieren el desplazamiento gradual y probablemente acelerado del carbón y la energía nuclear por fuentes de energía renovable, especialmente la solar y la eólica. La EIA espera que se agreguen 28 GW de nueva capacidad solar de escala de servicios públicos en 2022, junto con 6 GW de nueva capacidad eólica y 4 GW de capacidad solar a pequeña escala. La energía hidroeléctrica también parece estar lista para recuperarse en 2022; aumentó su producción en un 126% en diciembre de 2021 en comparación con diciembre de 2020. Como consecuencia, la EIA ahora espera que la participación de las energías renovables en la generación eléctrica de Estados Unidos supere el 22% este año y supere la del carbón, mientras que la participación de la energía nuclear disminuye aún más.
El 2021 fue un buen año para la energía solar y eólica, a pesar de los obstáculos como la pandemia de covid y las interrupciones en las cadenas de suministro globales, comentó Ken Bossong, director ejecutivo de la Campaña SUN DAY. junto con otras fuentes de energía renovable, han ampliado su ventaja sobre la energía nuclear en crecimiento, es probable que superen al carbón en 2022 y continúen reduciendo la dominancia actual del gas natural.
¿La energía solar está mejorando?
Las células solares han superado el hito clave del 30% de eficiencia energética, gracias a las innovaciones de múltiples grupos de investigación en todo el entorno. Este logro convierte a este año en revolucionario, según un experto, y podría acelerar la implementación de la energía solar.
Las paneles solares actuales utilizan células basadas en silicio, pero están alcanzando rápidamente su máxima conversión de luz solar en electricidad del 29%. Al mismo tiempo, la tasa de instalación de energía solar debe aumentar diez veces para hacer frente a la crisis climática, según los científicos.
El avance consiste en agregar una capa de perovskita, otro semiconductor, encima de la capa de silicio. Esto captura la luz azul del espectro visible, mientras que el silicio captura la luz roja, aumentando la cantidad total de luz capturada. Con una mayor absorción de energía por célula, el costo de la electricidad solar es aún más barato y se puede realizar una implementación más rápida para ayudar a controlar el calentamiento global.
Las células tándem de perovskita-silicio han estado siendo investigadas durante aproximadamente una década, pero recientes mejoras técnicas las han llevado más allá del hito del 30%. Expertos señalan que si la producción en masa de estas células tándem avanza sin problemas, podrían estar disponibles comercialmente dentro de cinco años, aproximadamente al mismo tiempo que las células de silicio alcanzan su máxima eficiencia.
Dos grupos publicaron los detalles de sus avances en eficiencia en la revista Science el jueves, y se sabe que al menos otros dos grupos han superado el 30% de eficiencia.
Este año es revolucionario, dijo el profesor Stefaan De Wolf, de la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah en Arabia Saudita. es muy emocionante que las cosas estén avanzando rápidamente con múltiples grupos.
El récord actual de eficiencia para las células solares de silicio es del 25% en células comerciales y del 27% en laboratorio. Este último puede ser lo más cercano que las células pueden lograr en términos de su eficiencia máxima teórica del 29%.
Sin embargo, un grupo liderado por el profesor Steve Albrecht en el Centro Helmholtz de Berlín para Materiales y Energía en Alemania, ha publicado información sobre cómo lograron eficiencias de hasta el 35% para las células de silicio-perovskita. El otro grupo, liderado por el Dr. Xin Yu Chin en el Instituto Federal de Tecnología de Lausana, Suiza, demostró una eficiencia del 325% y dijo que las células tándem tenían potencial tanto para una alta eficiencia como para bajos costos de fabricación.
Lo que estos dos grupos han mostrado son realmente hitos, dijo De Wolf. Su propio grupo logró una eficiencia del 37% con una célula tándem en junio, pero aún no ha publicado los resultados en una revista. Todas las mediciones de eficiencia fueron verificadas de manera independiente.
Superar el umbral del 30% proporciona confianza en que se pueden llevar al mercado pv de alto rendimiento y bajo costo, dijo De Wolf. La capacidad global de energía solar alcanzó los 2 teravatios (TW) en 202 sin embargo, para evitar los escenarios catastróficos asociados con el calentamiento global, la capacidad total debe aumentar hasta aproximadamente 75tw para 2050, agregó.
La industria solar también forma parte de la carrera hacia una mayor eficiencia. La empresa china LONGi, el mayor productor mundial de células solares, anunció en junio que había alcanzado el 35% en su investigación. reducir el costo de la electricidad sigue siendo el tema perpetuo que impulsa el desarrollo de la industria fotovoltaica, dijo Li Zhenguo, presidente de LONGi.
La industria avanza muy, muy rápido, dijo De Wolf. y estoy seguro de que varias empresas están trabajando en esto en china. Europa y Estados Unidos deben aumentar su financiamiento para investigación y desarrollo para mantenerse al día y contribuir a una implementación acelerada de la energía solar, agregó.
Todas las células tándem de alta eficiencia por encima del 30% son aún pequeñas, miden 1 cm por 1 cm. Ahora es necesario aumentar su escala al tamaño de las células comerciales, que son cuadradas de 15 cm o más grandes.
La ampliación de la escala ya está en marcha con la empresa británica Oxford PV anunciando en mayo una eficiencia récord del 26% para una célula de tamaño comercial. la energía solar ya es una de las formas más económicas y limpias de energía disponibles, y nuestra tecnología la hará aún más asequible, dijo Chris Case, director de tecnología de Oxford PV.
La célula de Oxford PV se fabricó utilizando la misma línea de producción que ya está produciendo células tándem de tamaño comercial con una eficiencia del 27% en volúmenes crecientes. Las células tándem pueden resultar más caras que las células de silicio, pero las células son solo una pequeña parte del costo de producción e instalación de paneles solares, según De Wolf.
Una cuestión que aún queda por resolver es qué tan rápido se degradan las células tándem con el tiempo en condiciones del entorno real. Las células solares actuales aún conservan entre el 80 y el 90% de su capacidad después de 25 años, y De Wolf dijo que las células tándem deberían igualar eso, pero que hasta ahora hay datos limitados sobre su estabilidad.
La clave para lograr mayores eficiencias en las células tándem de los grupos alemán y suizo fue abordar los pequeños defectos en la superficie de la capa de perovskita. Estos permiten que algunos electrones liberados por los fotones solares fluyan de regreso a la perovskita, en lugar de contribuir a la corriente eléctrica de la célula y, por lo tanto, reducir su eficiencia.
La solución fue colocar una capa de moléculas orgánicas entre la perovskita y la capa conductora por la cual fluye la corriente, para compensar los defectos.
Significativamente, todos los grupos utilizaron métodos diferentes para abordar el problema, lo que brinda más opciones en la búsqueda del mejor diseño comercial, dijo De Wolf. todavía hay mucho margen para avanzar, agregó. creo que el límite práctico está mucho más allá del 35%.
El profesor Rob Gross, director del Centro de Investigación de Energía del Reino Unido, dijo: la energía solar ya es una forma económica de generar electricidad y tiene una amplia base de recursos en todo el entorno. las reducciones de costos ya logradas son la principal razón por la que la energía solar ahora desempeña un papel tan importante en los escenarios de sistemas energéticos descarbonizados. las mejoras en la eficiencia tienen el potencial de aumentar la producción de energía solar y, por lo tanto, ayudarán a reforzar ese efecto.
Existen otras tecnologías, como las células de múltiples uniones, que pueden alcanzar eficiencias de hasta el 47%, pero son muy costosas de producir y solo son adecuadas para usos específicos, como en satélites espaciales o cuando la luz solar se concentra en las células.