La dramática caída en el costo de los módulos solares fotovoltaicos (PV), que ha caído un 99 por ciento en las últimas cuatro décadas, a menudo se promociona como una gran historia de éxito para la tecnología de energía renovable. Pero una pregunta nunca se ha abordado por completo:¿qué explica exactamente esa sorprendente caída?

Un nuevo análisis realizado por investigadores del MIT ha identificado qué causó los ahorros, incluidas las políticas y los cambios tecnológicos que más importaban. Por ejemplo, descubrieron que la política gubernamental para ayudar al crecimiento de los mercados desempeñaba un papel fundamental en la reducción de los costos de esta tecnología. A nivel de dispositivo, el factor dominante fue un aumento en la "eficiencia de conversión, "o la cantidad de energía generada a partir de una determinada cantidad de luz solar.

Los conocimientos pueden ayudar a informar las políticas futuras y evaluar si se pueden lograr mejoras similares en otras tecnologías. Los hallazgos se informan hoy en la revista. La política energética , en un artículo de la profesora asociada del MIT Jessika Trancik, postdoctorado Goksin Kavlak, y el científico investigador James McNerney.

El equipo analizó los factores de nivel tecnológico ("nivel bajo") que han afectado el costo al cambiar los módulos y el proceso de fabricación. La tecnología de células solares ha mejorado enormemente; por ejemplo, las células se han vuelto mucho más eficientes para convertir la luz solar en electricidad. Factores como este Trancik explica, caen en una categoría de mecanismos de bajo nivel que se ocupan de los productos físicos en sí.

El equipo también estimó los impactos en los costos de los mecanismos de "alto nivel", incluyendo aprender haciendo, investigación y desarrollo, y economías de escala. Los ejemplos incluyen la forma en que los procesos de producción mejorados han reducido el número de células defectuosas producidas y, por lo tanto, han mejorado los rendimientos, y el hecho de que fábricas mucho más grandes han generado importantes economías de escala.

El estudio, que abarcó los años 1980 a 2012 (durante los cuales los costos de los módulos se redujeron en un 97 por ciento), encontró que había seis factores de bajo nivel que representaban más del 10 por ciento cada uno de la caída general de los costos, y cuatro de esos factores representaron al menos el 15 por ciento cada uno. Los resultados apuntan a "la importancia de tener muchos 'botones' diferentes para girar, para lograr una disminución constante del costo, ", Dice Trancik. Cuantas más oportunidades haya para reducir costos, menos probable es que se agoten rápidamente.

La importancia relativa de los factores ha cambiado con el tiempo, el estudio muestra. En años anteriores, la investigación y el desarrollo era el mecanismo de alto nivel de reducción de costos dominante, mediante mejoras en los propios dispositivos y en los métodos de fabricación. Durante aproximadamente la última década, sin embargo, el factor de alto nivel más importante en la continua disminución de los costos ha sido las economías de escala, a medida que las plantas de fabricación de módulos y células solares se han vuelto cada vez más grandes.

"Esto plantea la cuestión de qué factores pueden ayudar a continuar la disminución de costos, Trancik dice. ¿Cuáles son los límites del tamaño de las plantas?

En términos de política gubernamental, Trancik dice:las políticas que estimularon el crecimiento del mercado representaron alrededor del 60 por ciento de la disminución general de los costos, por lo que "eso jugó un papel importante en la reducción de costos". Las políticas que estimulan el crecimiento del mercado incluyen medidas como estándares de cartera renovable, tarifas de alimentación, y una variedad de subsidios. La I + D financiada por el gobierno representó el 40% restante, aunque la I + D pública desempeñó un papel más importante en los primeros años, ella dice.

Esta es información importante, ella agrega, porque "durante mucho tiempo ha habido un debate sobre si estas políticas funcionan, ¿realmente estaban impulsando la mejora tecnológica? no solo podemos responder esa pregunta, podemos decir cuánto ".

Este descubrimiento, que se basa en el modelado de mecanismos a nivel de dispositivo en lugar de un análisis puramente correlacional, proporciona pruebas sólidas de un "círculo virtuoso" que puede crearse entre la innovación tecnológica y las políticas para reducir las emisiones, Trancik dice. A medida que se implementan las políticas de emisiones, crecen los mercados de tecnología de bajas emisiones de carbono, las tecnologías mejoran, y los costos de futuras reducciones de emisiones pueden disminuir. "Este análisis nos ayuda a comprender por qué sucede esto, y cuán fuertes pueden ser las retroalimentaciones ".

Trancik y sus compañeros de trabajo planean aplicar una metodología similar para analizar otras tecnologías, como la energía nuclear, así como las otras partes de las instalaciones solares, el llamado equilibrio de sistemas, incluidas las estructuras de montaje y los controladores de potencia necesarios para los módulos solares, que no se incluyeron en este estudio. "El método que desarrollamos se puede utilizar como herramienta para evaluar los costos de diferentes tecnologías, tanto retrospectiva como prospectivamente, "Dice Kavlak.

"Esto abre una forma diferente de modelar el cambio tecnológico, desde el nivel del dispositivo hasta las medidas políticas, y todo lo que hay en el medio Trancik dice:"Estamos abriendo la caja negra de la innovación tecnológica".

"Avanzando, podemos mejorar nuestra intuición sobre qué factores en general hacen que las tecnologías mejoren rápidamente. La aplicación de esta herramienta a la energía solar fotovoltaica es solo el comienzo de lo que podemos hacer, "Dice McNerney.

Si bien el estudio se centró en el desempeño pasado, los factores que identificó sugieren que "parece que hay oportunidades para mejoras de costos adicionales con esta tecnología". Los hallazgos también sugieren que los investigadores deberían continuar trabajando en tecnologías alternativas al silicio cristalino, que es la forma dominante de tecnología solar fotovoltaica en la actualidad, pero se están explorando activamente muchas otras variedades con eficiencias potencialmente más altas o costos de materiales más bajos.

El estudio también destaca la importancia de continuar el progreso en la mejora de la eficiencia de los sistemas de fabricación, cuyo papel en la reducción de costos ha sido importante. "Es probable que se obtengan más ganancias en esta dirección, "Dice Trancik.