El calentamiento global, el fenómeno causado por la desenfrenada emisión de gases de efecto invernadero de los seres humanos, nos obliga a pensar estrategias que nos permitan soñar con un futuro más próspero. Entre ellas está la de encontrar fuentes de energía que no liberen a la atmósfera la misma cantidad de esos gases que la que genera la quema de los combustibles fósiles. Entre ellas están la hidroeléctrica –como la que mueve a nuestra represa de Salto Grande–, la eólica –como la que aprovechan los molinos de viento que se han instalado en numerosas partes de nuestro territorio– y la solar –como la que aprovechan los paneles fotovoltaicos–.

El asunto es que el cambio climático puede afectar los regímenes hídricos, la intensidad y dirección de los vientos o la temperatura y la irradiancia solar. En otras palabras, las energías que podrían ayudarnos a terminar con el consumo de combustibles fósiles que han causado este desbarajuste climático podrían verse afectadas por el propio desbarajuste, más aún cuando incluso en un escenario idílico en el que cortáramos hoy mismo con la emisión de dióxido de carbono, metano y demás gases de efecto invernadero, los efectos sobre el clima seguirían viéndose por unos cuantos años.

Justamente para ver el efecto del cambio climático y la posibilidad de generar energías más limpias, un reciente artículo estudió cómo en dos escenarios distintos proyectados a 2100 se vería afectada la producción de energía fotovoltaica en nuestro continente.

Titulado algo así como Impacto del cambio climático en el potencial de energía fotovoltaica en América del Sur, si bien el trabajo está firmado por cuatro investigadores de las universidades de Los Andes y Nariño, de Colombia –Gabriel Narváez, Michael Bressan, Andrés Pantoja y Luis Giraldo–, lo que ven es relevante para todos los países de la región. Así que allá vamos.

Modelos y escenarios

“El sector fotovoltaico en América del Sur ha ido creciendo en los últimos años y varios países han aumentado su capacidad de energía solar”, reportan los investigadores en su artículo. También afirman que Brasil es el país que hoy “tiene la mayor infraestructura solar existente en la región”, pero Chile es el que presenta “la mayor tasa de crecimiento de infraestructura solar”.

“La mayoría de los esfuerzos para comprender el impacto del cambio climático en la producción de energía fotovoltaica se han centrado en Europa, Asia, América del Norte, África y Australia”, sostiene el artículo, mostrando una vez más que nada hemos de esperar que no venga de nosotros mismos. Y eso es lo que se propusieron: “Este artículo evalúa el impacto del cambio climático en el potencial de energía fotovoltaica en América del Sur”.

Para eso analizaron “las tendencias a largo plazo en variables que afectan el potencial de energía fotovoltaica, como la irradiancia solar, la temperatura del aire y la velocidad del viento, en base a escenarios climáticos RCP2.6 y RCP8.5”. Que las siglas y nombres no nos confundan, porque esto de los escenarios es bastante sencillo.

Para evaluar cómo nos afectará el cambio climático se realizan diversos escenarios basados en distintos modelos. Algunos de esos modelos son globales y, por lo tanto, tienen luego correcciones y adaptaciones locales que ayudan a ver mejor qué sucederá en determinadas zonas en particular. Los modelos regionales de clima que aquí emplearon son los del denominado Cordex, por su sigla en inglés que viene de “Experimento de reducción de escala regional coordinado de América del Sur”. Tanto estos modelos globales como los regionales se basan en “rutas de concentración representativas que estiman diferentes escenarios de emisiones de gases de efecto invernadero”. Y de allí es que salen estos escenarios RCP2.6 y RCP8.5.

Al primero de estos dos escenarios, el RCP2.6, lo definen como “optimista”, ya que “se basa en bajas emisiones de dióxido de carbono y estima un límite teórico de un aumento de 2 °C en la temperatura media global para finales de siglo”. El otro, obviamente, es más negro o pesimista: el escenario RCP8.5 “supone un aumento continuo de las emisiones de gases de efecto invernadero, una baja adopción de fuentes de energía renovables y una amplia dependencia de los combustibles fósiles y el carbón”, lo que resultaría en “un aumento de temperatura de aproximadamente 4,3 °C en relación con las temperaturas preindustriales para 2100”.

En su trabajo comparan lo que sucederá en un escenario futuro, 2070-2099, “con el período de referencia (1970-1999)”, analizando cómo la generación de energía solar podría verse afectada por los cambios de temperatura, irradiancia solar y vientos en nuestro continente.

Factores a tener en cuenta

En el trabajo observan qué sucede con el potencial de generación de energía fotovoltaica, entendiendo por esto el “rendimiento de las células fotovoltaicas en relación con las condiciones ambientales y su capacidad de potencia nominal”. Este potencial es afectado por “la radiación de onda corta que desciende a la superficie, la temperatura del aire en la superficie y la velocidad del viento en la superficie”.

Uno podría pensar que a más temperatura, mejor, pero la cosa no es tan así. “Una mayor irradiancia da como resultado una mayor corriente de salida, lo que mejora el rendimiento del panel fotovoltaico”, dicen en el artículo, pero destacan que “una temperatura elevada de la celda fotovoltaica reduce el voltaje de salida, disminuyendo así la eficiencia del panel fotovoltaico”. Acotan que para el trabajo realizaron los cálculos con base en “paneles de silicio monocristalino”, ya que son de uso industrial extendido y tienen una “eficiencia bien establecida”.

Los factores que estudian en los escenarios proyectados son los cambios en la irradiancia solar, en la temperatura del aire y en la velocidad del viento.

¿Cómo afectará el cambio en la irradiancia?

La irradiancia refleja “la cantidad de energía del Sol que alcanza a la superficie de la Tierra medida en watts por metro cuadrado”. Al respecto señalan que en el escenario optimista, “la parte sur del subcontinente no muestra cambios significativos”, pero en el norte hay un aumento general de 30 watts por metro cuadrado, con “un incremento máximo de 64 watts por metro cuadrado en el norte de Colombia”, mientras que en otras partes, por ejemplo el oeste de Ecuador, tienen una reducción de igual magnitud. En el escenario pesimista estos cambios también se producen, llegando el máximo en Colombia a 74 watts por metro cuadrado, pero siendo la reducción en el oeste de Ecuador de igual magnitud. En ambos escenarios la región con mayor reducción de irradiancia se da en el sur de Perú. En este escenario pesimista, reportan, “las variaciones en la irradiancia solar podrían provocar una disminución máxima de 15% en el potencial de energía fotovoltaica, mientras que en la región norte se observa un aumento de hasta 7%”.

¿Cómo afectará el cambio en la temperatura?

Tras realizar sus análisis, los investigadores de Colombia reportan que en el escenario “optimista” se produce un “aumento general en la temperatura del aire” de 1,4 °C, “con un aumento de aproximadamente 2 °C en el norte del continente y un aumento máximo de 7 °C en la frontera entre Bolivia, Chile y Argentina”, mientras que en la parte sur “el aumento de temperatura ronda 1 °C”. Esto provocaría “cambios que pueden afectar el potencial de energía fotovoltaica, lo que resulta en una disminución del 1% en el rendimiento de las células fotovoltaicas en lugares más cálidos y una reducción promedio del 0,15% en todo el subcontinente”.

En el escenario más pesimista las cosas son más intensas, con un aumento máximo de la temperatura de 11,3 °C y un aumento promedio para todo el continente de 4,6 °C. “La región más afectada por estos cambios es el noroeste de América del Sur, donde se observa una disminución del potencial fotovoltaico de hasta un 1,8%”, reportan, mientras que en promedio la reducción del potencial de energía fotovoltaica es de 0,5%.

¿Cómo afectará el cambio en los vientos?

Los vientos no complicarían demasiado la generación de energía solar en ninguno de los dos escenarios. En el optimista “los cambios de velocidad del viento oscilan entre -1,5 y 1,3 metros por segundo”, por lo que dicen que eso “tiene un impacto prácticamente insignificante en el potencial de energía fotovoltaica, con variaciones entre -0,28% y 0,26%”.

En el escenario pesimista tampoco hay grandes alteraciones. “Los cambios en la velocidad del viento oscilan entre -1,3 y 1,95 metros por segundo, lo que puede afectar el potencial de energía fotovoltaica entre -0,28% y 0,43%”.

¿Cómo afectará el cambio climático a la energía solar en Uruguay?

En el artículo los investigadores hacen un análisis más pormenorizado en algunos países del continente, tomando para ello el escenario más pesimista –el RCP8,5– de manera de ver los efectos más exagerados. Los países seleccionados para ello fueron Argentina, Bolivia, Brasil, Chile, Colombia, Ecuador, Paraguay, Perú, Venezuela y Uruguay.

Sobre nuestro país señalan que es el que presenta “los cambios menos drásticos”. ¡Vamo arriba la celeste! “La temperatura variaría entre 1,4 °C y 3,7 °C, mientras que la irradiancia variaría entre -15 y 1,2 watts por metro cuadrado”. La afectación al potencial fotovoltaico para nuestro país es entonces débilmente negativa (implicando una disminución de hasta -1,4%) a insignificantemente positiva (con un aumento de hasta 0,1%).

En sus conclusiones señalan que “vale la pena señalar que las áreas de aumento proyectado de la temperatura del aire (que causan disminuciones en el potencial fotovoltaico) se compensan en cierta medida con aumentos en la irradiancia solar”. De esta manera, al menos en América del Sur, la apuesta por la energía solar no se verá demasiado afectada por el cambio climático. Aunque claro, los investigadores no están dentro de un tupper, y con tino afirman que “es importante señalar que un aumento por encima de 4 °C excedería el límite superior de 2 °C para finales de siglo, provocando cambios posiblemente irreversibles en la naturaleza”.

Artículo: Climate change impact on photovoltaic power potential in South America
Publicación: Environmental Research Communications (2023)
Autores: Gabriel Narváez, Michael Bressan, Andrés Pantoja y Luis Giraldo.