Energía
La Era Solar – Un Futuro Brillante Para la Humanidad
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De quemar combustible a convertir la luz en electricidad
La energía ha sido esencial para el desarrollo de la civilización. Durante gran parte de la historia, la combustión fue una fuente principal, junto con la fuerza muscular humana y animal.
Desde las primeras forjas de bronce hasta las centrales modernas que queman carbón, petróleo o gas, la tecnología se volvió más compleja. Sin embargo, el principio siguió siendo usar calor para transformar materiales o producir vapor que acciona turbinas y generadores.
La tecnología fotovoltaica permite convertir la luz directamente en electricidad a gran escala, sin piezas móviles en las propias células.
Esto reduce el desgaste mecánico, aunque algunas instalaciones incorporan seguidores solares móviles. A diferencia de una central térmica o nuclear, la célula fotovoltaica no necesita pasar por las etapas de calor, vapor, turbina y generador.
Un Crecimiento Tremendo
El mercado solar ha crecido con rapidez. Grand View Research estimó para Estados Unidos una tasa de crecimiento anual compuesta del 15,4 % hasta 2030. Se trata de una previsión de mercado.
Fuente: Grand View Research
La expansión es mundial y China tiene un papel destacado. En 2024, los inventarios de proyectos mostraban que el país concentraba más capacidad eólica y solar en construcción que el resto del mundo junto. Esto no equivale a capacidad solar únicamente ni a instalaciones ya operativas.
China añadió aproximadamente 102 GW de capacidad solar en el primer semestre de 2024, según sus autoridades energéticas.
En julio de 2024, la capacidad eólica y solar instalada del país superó los 1.200 GW, seis años antes del objetivo de 2030.
Fuente: Energy Wind Down Media
El crecimiento llevó a publicaciones como The Economist a hablar de una nueva era:
Fuente: The Economist
Una portada no constituye una previsión segura. Algunos comentaristas financieros hablan de la «maldición de las portadas de revistas», por la posibilidad de que una gran atención mediática coincida con un punto de inflexión.
A largo plazo, la energía solar podría adquirir el protagonismo que sugiere esa portada.
Energía solar térmica y fotovoltaica
Existen varias formas de aprovechar la energía solar. Las células fotovoltaicas utilizan materiales semiconductores para convertir la energía de los fotones en electricidad.
Fuente: EIA
La energía termosolar de concentración utiliza espejos para calentar un fluido a varios cientos de grados. Algunos sistemas concentran la luz en un receptor sobre una torre; otros emplean colectores cilindroparabólicos. El calor puede producir vapor que acciona un generador.
Fuente: University Of Maine
La termosolar puede incorporar almacenamiento térmico, pero los costes y la complejidad técnica han limitado algunos proyectos. Determinadas instalaciones también plantean impactos sobre aves y otra fauna.
Las mejoras de fabricación y las economías de escala han reducido notablemente los costes fotovoltaicos desde 1990.
Fuente: EIA
Como resultado, la fotovoltaica domina la expansión actual de la generación solar.
Del Polisilicio a los Paneles Solares Avanzados
Las células basadas en silicio representan más del 90 % del mercado fotovoltaico.
Fuente: EIA
El polisilicio es una materia prima de alta pureza empleada para fabricar células tanto monocristalinas como multicristalinas. No debe confundirse con los módulos multicristalinos. Las células monocristalinas dominan actualmente el mercado y pueden combinar alta eficiencia con costes competitivos.
Mejorar el silicio resulta cada vez más exigente a medida que se aproxima a sus límites prácticos y físicos. Por ello se investigan otros materiales y estructuras para aumentar la eficiencia.
Fuente: Clean Energy Review
Película delgada de telururo de cadmio
Una alternativa al silicio cristalino es el telururo de cadmio (CdTe), una tecnología de película delgada ya establecida, especialmente en grandes plantas solares.
La tecnología presenta ventajas y desafíos.
Entre sus ventajas figuran:
- Proceso de fabricación más simple, que permite una producción rápida con menos gasto de capital.
- Una capa absorbente muy fina; el peso del módulo completo también depende del vidrio y del encapsulado.
- Según el Departamento de Energía de Estados Unidos, su fabricación puede generar aproximadamente una sexta parte de las emisiones de carbono de la fabricación de células de silicio.
- Una absorción eficiente de la luz que permite utilizar una capa activa delgada.
El cadmio es tóxico, pero las propiedades del compuesto CdTe deben distinguirse de las del cadmio elemental. La extracción, fabricación, encapsulado, gestión de daños y reciclaje son importantes para limitar los riesgos ambientales y sanitarios.
El telurio es un elemento relativamente escaso que suele obtenerse como subproducto. Su disponibilidad puede limitar la rapidez de expansión del CdTe, especialmente si se pretendiera sustituir gran parte de la producción de silicio.
La gestión del ciclo de vida y el reciclaje son esenciales tanto para aprovechar los recursos como para reducir riesgos.
El CdTe ya se utiliza en grandes plantas terrestres. Otras tecnologías de película delgada, ligeras y flexibles, pueden servir para aplicaciones específicas, por ejemplo, dispositivos vestibles, transporte o espacio. Estos usos no deben confundirse con la posición consolidada del CdTe en generación eléctrica.
Perovskita
En este contexto, perovskita designa una familia de materiales con una estructura cristalina determinada. Las células suelen utilizar perovskitas de haluros metálicos, no el mineral de óxido de calcio y titanio que dio nombre a la estructura.
Los avances han sido rápidos: las primeras células experimentales de perovskita alcanzaban alrededor del 3,8 % en 2009. Posteriormente se lograron valores mucho mayores, también mediante células tándem que combinan perovskita y silicio. En noviembre de 2023, una célula tándem alcanzó el 33,9 % en LONGi Green Energy Technology. En junio de 2024, la empresa anunció un 34,6 %. Los resultados tándem no son directamente comparables con los de una célula de una sola unión sin explicar esa diferencia.
Las capas de perovskita pueden depositarse mediante procesos similares a la impresión, a temperaturas inferiores a las de muchos procesos del silicio. Esto podría reducir costes, pero no significa que toda la fabricación se realice a temperatura ambiente.
Algunas células pueden fabricarse sobre soportes flexibles, con posibles usos en vehículos o drones. Combinar materiales con distintas bandas prohibidas permite aprovechar más partes del espectro y aumentar la eficiencia teórica.
La estabilidad a largo plazo es un desafío. La humedad, el calor y la radiación ultravioleta pueden degradar las células, según el material y el encapsulado. También debe controlarse la posible liberación de plomo en las composiciones que lo contienen.
En 2024, la perovskita seguía en una fase temprana de comercialización. Las células tándem silicio–perovskita, como las de LONGi, son una vía prometedora.
Puntos Cuánticos y Otros Efectos Cuánticos
La eficiencia depende de la absorción y de las pérdidas de energía. El silicio absorbe luz visible y parte del infrarrojo cercano. Los fotones por debajo de su banda prohibida no se aprovechan eficazmente y parte de la energía de los fotones más energéticos se convierte en calor.
Fuente: QD Solar
Los puntos cuánticos son nanopartículas cuyas propiedades ópticas dependen de su tamaño. Su descubrimiento y desarrollo fueron reconocidos con el Nobel de Química de 2023 (lea nuestro artículo sobre puntos cuánticos).
Estos materiales pueden ajustarse para aprovechar longitudes de onda que el silicio utiliza mal, en nuevas células o recubrimientos.
Una célula ideal de una sola unión tiene un límite teórico cercano al 33 % bajo supuestos convencionales. Cifras como el 66 % requieren mecanismos y condiciones especiales; no son una eficiencia general demostrada ni un límite universal de todas las células de puntos cuánticos.
También se estudian nanoestructuras para concentrar y controlar la luz, como resonadores con forma de pajarita cuyos nanohuecos pueden formarse con ayuda del efecto Casimir y las fuerzas de van der Waals. Estas fuerzas pueden intervenir en la formación de la estructura; no constituyen una fuente adicional de energía solar.
Recubrimiento Avanzado
Además de los materiales alternativos, los recubrimientos y el diseño óptico pueden mejorar el aprovechamiento de la luz.
La empresa estadounidense SunDensity desarrolla nanorrecubrimientos que convierten parte del espectro en longitudes de onda más aprovechables por las células. Esto no es simplemente protegerlas de la radiación ultravioleta. En junio de 2024 anunció SunDensity Canada tras adquirir la canadiense QD Solar.
Fuente: QD Solar
Paneles Bifaciales y Soportes Móviles
Los paneles convencionales reciben la luz principalmente por la cara frontal. La orientación y la inclinación afectan a su producción.
Los paneles bifaciales generan electricidad a partir de la luz que llega a ambas caras. Pueden aumentar el rendimiento y permitir configuraciones como paneles verticales con las caras orientadas al este y al oeste.
Este diseño puede ofrecer varias ventajas:
- Puede desplazar parte de la producción fuera del mediodía, cuando una gran oferta solar puede reducir los precios. La temperatura elevada o el límite de potencia del inversor también pueden reducir el aprovechamiento; no se trata de una saturación general de la absorción de luz del panel.
- Una mejor circulación de aire reduce la temperatura del panel, disminuyendo la pérdida de rendimiento por sobrecalentamiento.
- Los paneles pueden absorber luz reflejada, como la de una superficie de concreto o nieve.
- Las caras orientadas al este y al oeste pueden reforzar la producción por la mañana y la tarde. Su coincidencia con la mayor demanda depende de cada sistema eléctrico.
Fuente: Wikipedia
Los paneles bifaciales podrían extenderse. La «curva del pato» describe la demanda neta después de descontar la generación solar, no directamente el precio. Sin embargo, mucha producción al mediodía puede presionar los precios y hacer atractivos otros perfiles de generación.
Fuente: Visual Capitalist
Los seguidores solares ajustan la orientación de los paneles durante el día. Pueden aumentar la producción, pero añaden piezas móviles, inversión y mantenimiento. Su conveniencia depende del emplazamiento y del diseño.
Fuente: Nickel Energy Solution
Calor y termofotovoltaica
La gestión del calor es importante. En las células de silicio habituales, una temperatura mayor suele reducir la tensión y la eficiencia.
La circulación de aire ayuda a enfriar los paneles. Algunos sistemas también incorporan agua por su parte posterior y pueden aprovechar el calor recogido.
Fuente: Sustainable Energy Research
Las células termofotovoltaicas se adaptan a la radiación de una fuente caliente, a menudo en el infrarrojo. Son distintas de un panel solar convencional que simplemente se calienta.
Pueden combinarse con baterías térmicas para convertir calor almacenado en electricidad.
Energía solar flotante
Fuente: RWE
Cuando el terreno es escaso, una alternativa es utilizar superficies de agua adecuadas. En la solar flotante, los paneles se instalan sobre plataformas flotantes en vez de sobre el suelo o los tejados.
Esto puede reducir la ocupación de terreno y, en ciertos diseños, favorecer la refrigeración. Deben evaluarse el clima, el mantenimiento, otros usos del agua y los efectos sobre el ecosistema.
Agrivoltaica
La agrivoltaica combina agricultura y generación eléctrica en una misma superficie. La luz llega a los cultivos por los espacios entre paneles, la radiación difusa o módulos parcialmente transparentes. Un panel opaco no deja pasar automáticamente toda la luz que no convierte.
Una configuración adecuada puede ofrecer ventajas como:
- Proteger determinados cultivos de un exceso de radiación solar.
- Reducir la evaporación y las necesidades de riego.
- Aprovechar conjuntamente el terreno y reducir la competencia entre agricultura y generación eléctrica.
- Proporcionar sombra al ganado.
- Favorecer cierta refrigeración de los paneles mediante la evapotranspiración de las plantas.
Fuente: Dezeen
En zonas secas, la sombra puede favorecer vegetación adaptada y reducir el polvo. En algunas instalaciones, el agua de limpieza puede aprovecharse para regar si su calidad lo permite.
La aplicación exige adaptar tanto las prácticas agrícolas como la instalación solar y formar a agricultores e instaladores.
Energía solar espacial
La producción solar se interrumpe por la noche y varía con el tiempo y las estaciones. En regiones alejadas del ecuador puede ser baja durante el invierno.
Una propuesta consiste en colocar instalaciones solares en órbita terrestre.
Una órbita adecuada puede ofrecer luz más continua y permitir transmitir energía a antenas receptoras. La continuidad depende de la órbita, los eclipses, la transmisión y el diseño completo.
Fuente: ESA – European Space Agency
Reducir los costes de lanzamiento sería importante. Fabricar componentes en el espacio con materiales lunares o de asteroides es una posibilidad más lejana.
Explicamos el funcionamiento, los desafíos y las empresas implicadas en «Soluciones energéticas espaciales para energía limpia sin fin».
Los Límites de la Energía Solar
Aunque sus costes han bajado, la solar presenta limitaciones que dificultan sustituir por completo otras fuentes.
Variabilidad diaria y estacional
La generación cambia con el tiempo y las estaciones y cesa durante la noche. La gestión de la demanda, las redes, otras fuentes y el almacenamiento pueden ayudar a equilibrar el sistema. Entre las opciones están:
- La energía solar espacial como posible fuente futura de producción más continua.
- Las interconexiones de corriente continua de alta tensión (HVDC). En 2024, los proyectos Australia–Singapur, de unos 4.300 km, y Marruecos–Reino Unido, de unos 4.000 km, eran propuestas y no conexiones ya operativas.
- Las baterías pueden trasladar energía del día a la noche. Almacenar para todo el invierno exige sistemas muy distintos o mayores que el almacenamiento diario habitual. Véase «El futuro del almacenamiento energético: baterías para la red».
Fuente: Canadian Solar
Límites a la Electrificación
La electricidad representa aproximadamente el 20 % del consumo final de energía mundial. Transporte, industria y calefacción también consumen directamente combustibles, aunque usos como la refrigeración ya son mayoritariamente eléctricos.
La solar puede cubrir una parte creciente de la demanda, pero una transición amplia requiere electrificación, redes, almacenamiento y otras tecnologías.
Esto puede incluir vectores energéticos como el hidrógeno o el amoníaco, además de fuentes como la energía nuclear o la geotermia para complementar los periodos de baja producción solar. Por ello, la futura combinación energética probablemente no será exclusivamente solar.
Geopolítica y Dependencia de China
China domina grandes segmentos de la cadena solar y de otras tecnologías energéticas limpias.
Las cifras citadas en 2024 indicaban que el país producía aproximadamente el 80 % de los paneles solares, el 60 % de los vehículos eléctricos y más del 80 % de sus baterías.
Fuente: Medium
Fabricar silicio y módulos requiere energía. Una mezcla eléctrica intensiva en carbón eleva las emisiones de fabricación en partes de China. Esto no significa que todas las fábricas tengan una central de carbón propia ni que la solar tenga las mismas emisiones de ciclo de vida que la generación con carbón.
Fuente: Brian Pittock
Las tensiones internacionales y los conflictos comerciales pueden afectar a suministros y costes en los mercados occidentales. Entre otras medidas, se han aumentado los aranceles sobre paneles fabricados en China.
Limitaciones de Recursos
El silicio es abundante, pero las células necesitan otros materiales. Según Silver Institute, la industria fotovoltaica consumió 193,5 millones de onzas troy de plata en 2023, un 64 % más que los 118,1 millones de 2022. Esto superó ampliamente el 10 % de la extracción mundial anual.
Fuente: Medium
Las células de silicio habituales dependen poco de las tierras raras. Algunas tecnologías, como la película delgada CIGS, utilizan indio, galio y selenio. Las necesidades varían entre tecnologías y su extracción también tiene costes ambientales.
Las perovskitas solares comunes son haluros metálicos, por lo que su expansión no implica automáticamente un cuello de botella en la producción de titanio. Los recursos necesarios dependen de la composición.
Consecuencias de la Energía Barata
La inversión, la innovación, el mejor uso de los materiales y el reciclaje pueden reducir muchas limitaciones.
Una energía abundante que no requiera combustible durante la operación puede aportar grandes beneficios.
Generación descentralizada
La solar puede instalarse tanto en grandes centrales como en pequeños sistemas distribuidos.
Tejados, superficies de agua y terrenos adecuados pueden generar electricidad, aunque no todos los lugares son aptos. Deben considerarse el entorno y los usos alternativos.
La producción y el almacenamiento locales pueden mejorar la resiliencia y reducir ciertas necesidades de red. Las redes siguen siendo importantes para compartir energía entre lugares y momentos.
Desarrollo de Países Pobres
Muchos países de renta baja se encuentran en zonas tropicales con buenos recursos solares, aunque la nubosidad y las condiciones geográficas varían.
Fuente: Allegra Spender
Los combustibles fósiles y la biomasa tradicional han cubierto buena parte de sus necesidades. La caída del coste solar ofrece nuevas alternativas.
Un mejor acceso eléctrico puede impulsar la iluminación, el tratamiento de agua, la refrigeración, el transporte y los servicios digitales.
Las regiones con redes limitadas pueden ampliar el acceso con minirredes y sistemas distribuidos. No significa que estos países carezcan de infraestructuras existentes o que todo el sistema deba ser descentralizado.
En ciertos casos, recuerda a cómo la telefonía móvil amplió el acceso sin exigir antes una línea fija para cada usuario.
Energía abundante y asequible
Agua, Desierto y Agricultura
Si bajan los costes de la solar y de las redes y el almacenamiento necesarios, pueden hacerse viables más usos intensivos en energía.
Por ejemplo, la energía solar podría alimentar grandes instalaciones de desalinización y proporcionar más agua dulce a regiones secas. Los desiertos ocupan aproximadamente un tercio de la superficie terrestre emergida.
Minería y Metales
La energía también es un coste importante en la minería y el procesamiento de minerales. Algunos yacimientos de baja ley son antieconómicos.
Una electricidad más barata podría facilitar ciertos procesos de separación, pero fundir toda la roca no es una solución económica o ambiental general. Materiales como litio, titanio o tungsteno podrían obtenerse de una mayor variedad de recursos, sin que necesariamente se volvieran tan baratos o abundantes como el acero y el aluminio.
Fertilizante
Muchos fertilizantes nitrogenados utilizan hidrógeno obtenido del gas natural. La electricidad renovable puede producir hidrógeno por electrólisis y reducir emisiones de fabricación. Su efecto sobre los precios alimentarios depende también de otros factores.
Captura de Carbono
La solar puede reducir emisiones y suministrar energía para capturar CO2, pero una electricidad barata por sí sola no resuelve todo el cambio climático.
La captura de carbono existe, pero la extracción directa del aire puede consumir mucha energía.
Invertir en Energía Solar
La producción solar aumenta con rapidez y puede contribuir a descarbonizar la economía. En 2023, los combustibles fósiles todavía suministraban la mayor parte de la electricidad y del consumo energético total mundial.
Las economías de escala son importantes en una industria muy competitiva. Nuevas tecnologías también pueden desafiar a los fabricantes establecidos de módulos de silicio.
Puede invertir en empresas solares mediante distintos intermediarios. En securities.io encontrará nuestras guías de intermediarios para Estados Unidos, Canadá, Australia, Reino Unido, y otros países.
Los fondos cotizados pueden ofrecer una exposición más amplia que una sola empresa. El antiguo Global X Solar ETF (RAYS) se liquidó en febrero de 2024 y ya no es una opción disponible. Otros fondos citados son Invesco Solar ETF (TAN) y Global X China Clean Energy ETF (2809.HK) . Sus carteras, costes, riesgos y disponibilidad deben evaluarse individualmente.
También puede leer «Las diez principales acciones de energía solar para invertir».
Empresas Solares
1. Daqo New Energy Corp.
DQ Gráfico de precios
Daqo es un importante productor chino de polisilicio de alta pureza, materia prima de las células solares de silicio. Forma parte esencial de la cadena de suministro china.
La empresa ha ampliado considerablemente su capacidad mediante varios proyectos industriales.
Fuente: Daqo
Sus ingresos pasaron de unos 680 millones de dólares en 2020 a 4.600 millones en 2022. Tras los altos precios del polisilicio de 2022, la caída de precios afectó al sector y la acción descendió desde su máximo de 2021.
La comunicación y la web de la empresa tienen un estilo sobrio, habitual en compañías industriales orientadas principalmente a clientes empresariales.
En 2023, algunos múltiplos históricos de beneficios y flujo de caja podían parecer bajos, pero los resultados eran muy cíclicos. La empresa también se vio afectada por acusaciones sobre trabajo forzoso en Xinjiang y restricciones comerciales estadounidenses. Daqo ha negado utilizar trabajo forzoso.
Deben considerarse el ciclo del polisilicio y los riesgos geopolíticos. Los múltiplos bajos de un periodo no garantizan rentabilidad futura.
2. JinkoSolar Holding Co., Ltd.
JKS Gráfico de precios
JinkoSolar es uno de los mayores fabricantes de módulos solares, con gran parte de sus operaciones en China. Su producción internacional incluye obleas en Vietnam, células y módulos en Malasia y ensamblaje de módulos en Estados Unidos. Ensamblar módulos no equivale a fabricar sus células.
Fuente: Jinko Solar
En el primer trimestre de 2024, más del 70 % de sus entregas de módulos fueron al extranjero y aumentó el peso de Europa y Estados Unidos. La demanda occidental y la política comercial sí son relevantes.
Fuente: Jinko Solar
Al terminar el primer trimestre de 2024, Jinko acumulaba cerca de 230 GW de módulos entregados. En ese trimestre entregó 19,99 GW, un 53,3 % más que unos 13,04 GW en el primer trimestre de 2023. Son módulos, no únicamente células.
La empresa se ha situado entre los mayores proveedores por entregas anuales de módulos.
Para sus células de tipo N, Jinko comunicó una eficiencia media de producción del 25,8 % en el primer trimestre de 2024. Es eficiencia de la célula, no del módulo completo. Además, ofrece paneles bifaciales.
Los productos de tipo N representaron alrededor del 80 % de las entregas del primer trimestre de 2024, no de todo 2023. La empresa esperaba llegar a aproximadamente el 90 % al final de 2024. El proyecto de Shanxi preveía 56 GW, con dos primeras fases de 14 GW cada una previstas para entrar en operación en 2024.
Los objetivos de capacidad para finales de 2024 eran 120 GW de obleas, 110 GW de células y 130 GW de módulos. Son etapas distintas y no deben sumarse como capacidad eléctrica terminada.
Jinko lanzó módulos NeoGreen fabricados en plantas que, según la empresa, utilizaban electricidad renovable. Esto se refiere a la electricidad de fabricación, no a un ciclo de vida completo sin emisiones.
La expansión muestra la apuesta por el tipo N y mercados como Asia, África y Sudamérica. Sus resultados dependerán de demanda, precios, competencia, ejecución y política comercial.
