Huella de carbono de los sistemas de energía solar fotovoltaica

Para calcular la huella de carbono en la fabricación de un sistema de energía solar fotovoltaica se tiene en cuenta “la etapa de producto” de los paneles solares, que se subdivide en tres módulos, A1, A2 y A3, que representan el “suministro de materias primas”, el “transporte” y la “fabricación”, respectivamente, analizado las etapas del ciclo de vida de la “cuna a la puerta”:

• A1: extracción y procesado de las materias primas que se requieren para poder producir el panel solar fotovoltaico en última instancia.
• A2: transporte de las materias primas necesarias hasta las instalaciones donde se fabrica el panel solar.
• A3: producción del panel solar en la fábrica: producción del panel incluyendo los consumos energéticos y de agua; producción de materias auxiliares; producción de embalajes; y transporte y gestión de residuos generados.

Los procesos posteriores, transporte y la instalación de los paneles solares quedan fuera del alcance estudiado, y la unidad funcional que se eligió fue la producción de un metro cuadrado de panel solar terminado.

Para la modelización del proceso de fabricación se han empleado datos de producción de la fábrica de un año completo de:

• Consumos de materia y energía.
• Emisiones al aire.
• Vertidos.
• Generación de residuos.

Emisiones de CO2 por kWh generado por un captador solar térmico frente a la de un panel fotovoltaico

Para realizar este cálculo se realizaron dos estimaciones, la primera es que la vida útil del captador solar es de 30 años, y que el captador se ha instalado con las condiciones climáticas de Madrid. Teniendo en cuenta estos parámetros, la energía media generada por un captador solar térmico en 30 años es de 56.290 kWh. Dividiendo este valor por el coste de huella de carbono tenemos que el captador solar térmico tiene un coste de huella de carbono por unidad de energía de 2,1 grCO2/kWh.

Respecto a la tecnología fotovoltaica, considerando también una vida útil de treinta años, y que el panel está instalado en Madrid, la cantidad de energía generada por un panel solar fotovoltaico es de 16.710 kWh. Así pues, la huella de carbono de un panel solar fotovoltaico por cada kWh es de 29,8 grCO2/kWh.

En este cuadro se puede ver la comparativa entre ambas tecnologías a nivel de huella de carbono:

En este caso, por kWh generado, la energía solar térmica solo emite 2,1 gramos de CO2, mientras que las emisiones fotovoltaicas son 14,4 veces más altas.

Finalmente, se ha calculado un retorno de CO2 para ambas tecnologías, es decir, el tiempo requerido para compensar las emisiones incurridas para producir el captador / módulo, dada la energía producida con la tecnología. Se han realizado 2 escenarios: gas o electricidad, dependiendo de qué tecnología se hubiera utilizado en lugar de la solar.

Para el cálculo, cada kWh de gas quemado es igual a 180 grCO2, y cada kWh de electricidad de la red es igual a 308 grCO2 (referencia española).

En el escenario de sustitución de gas, considerando una producción energética de 1.810,21 kWh/año por captador solar térmico, una huella de carbono de 112,55 kg CO2 y unas emisiones evitadas de 325,8 kg CO2/año, el retorno de CO2 es de 0,35 años, mientras que el retorno de CO2 del panel solar fotovoltaico es de 4,97 años.

En el escenario de sustitución de electricidad, considerando una producción energética de 1.810,21 kWh/año por captador, una huella de carbono de 112,55 kg CO2 y unas emisiones evitadas de 557,5 kg CO2/año, el retorno de CO2 es de 0,20 años, mientras que el retorno de CO2 del panel solar fotovoltaico es de 2,90 años.