La contaminación procedente de las centrales eléctricas de carbón puede limitar significativamente la producción energética de las instalaciones solares, particularmente en áreas donde las plantas se ubican cerca unas de otras, según una nueva investigación.
Un equipo de investigación del Reino Unido liderado por la Universidad de Oxford y el University College London utilizó datos satelitales para cartografiar más de 140 000 instalaciones solares en todo el mundo, combinando su conjunto de datos con información atmosférica sobre contaminación del aire para calcular las pérdidas inducidas por aerosoles en plantas solares.
El equipo concluyó que los aerosoles redujeron la producción mundial de electricidad solar en 5.8% en 2023, equivalente a 111 TWh de energía perdida.
Para ese mismo año, el equipo calculó que la pérdida promedio de energía fotovoltaica respecto del potencial de producción bajo condiciones óptimas alcanzó 26.9%, mientras que el 21.1% restante provino de las nubes. “Aunque las nubes constituyen la fuente dominante de reducción atmosférica de la insolación, los aerosoles tienen un impacto desproporcionado en regiones densamente pobladas e industrializadas donde se concentra el despliegue fotovoltaico”, explica el artículo científico.
Los investigadores también calcularon que, entre 2017 y 2023, las pérdidas relacionadas con aerosoles en sistemas fotovoltaicos existentes alcanzaron 74.0 TWh, mientras que las ganancias de capacidad derivadas de nuevas instalaciones solares promediaron 246.6 TWh anuales.
Para comparar magnitudes entre regiones y años, el equipo utilizó una relación pérdida-crecimiento, cálculo que divide la pérdida anual de energía inducida por aerosoles en sistemas existentes entre la generación anual de energía de nueva capacidad fotovoltaica, la cual promedió 30% durante el período de estudio.
“Las pérdidas inducidas por aerosoles de la flota fotovoltaica existente equivalen a casi un tercio de la energía anual generada por nuevas instalaciones fotovoltaicas a escala global, lo que representa una magnitud previamente no cuantificada e inesperadamente alta”, señala el estudio.
Rui Song, académico de la Universidad de Oxford y autor correspondiente del artículo, dijo a pv magazine que uno de los hallazgos más importantes consiste en que el carbón y la energía solar se expanden cada vez más de forma paralela en algunas regiones y con frecuencia comparten ubicación.
“Las emisiones de las centrales eléctricas de carbón reducen directamente la cantidad de luz solar que llega a los paneles solares cercanos, creando un obstáculo para la generación solar que hasta ahora no había sido suficientemente cuantificado”, explicó.
La investigación concluyó que las pérdidas inducidas por aerosoles son más altas en China, fenómeno que el artículo atribuye a contaminación persistente y alta densidad de despliegue fotovoltaico. Las pérdidas causadas por aerosoles en China alcanzaron 61.3 TWh en 2023, equivalentes a 54.9% del total mundial y superiores al conjunto de todos los demás países, reduciendo la generación fotovoltaica nacional en 7.7%.
En comparación, Estados Unidos, donde existe limitada coexistencia entre plantas solares y de carbón, registró una pérdida fotovoltaica inducida por aerosoles de 3.1%.
A pesar de registrar el mayor volumen total de pérdidas inducidas por aerosoles, China resultó ser la única gran región productora de energía fotovoltaica con evidencia de una disminución sostenida de dichas pérdidas durante el período analizado.
Las cifras del estudio muestran una reducción anual de pérdidas de 0.96 TWh en China. En contraste, las pérdidas aumentaron 0.15 TWh y 0.12 TWh en Estados Unidos y Europa, mientras que India continúa experimentando “pérdidas persistentemente altas debido a la severa contaminación atmosférica”, según el estudio.
“El modesto descenso global de −0.72 TWh anuales fue impulsado casi por completo por las mejoras en China”, continúa el artículo. “La disminución observada de contaminantes sobre los sitios fotovoltaicos chinos no refleja un abandono del carbón, sino la eficacia de agresivos controles de emisiones sobre una flota carbonífera en crecimiento”.
Song afirmó que este hallazgo sugiere que controles de contaminación más estrictos y tecnologías de ultra bajas emisiones pueden reducir parcialmente, en el corto plazo, los impactos atmosféricos del carbón. “Pero, en última instancia, maximizar los beneficios climáticos y energéticos de la energía solar todavía requiere una transición lejos del carbón”, añadió.
Song indicó a pv magazine que los resultados sugieren que las políticas energéticas deben considerar no solo la capacidad solar instalada, sino también las condiciones atmosféricas que influyen en cuánta electricidad entregan realmente los sistemas solares.
“En términos prácticos, esto podría incluir reducir subsidios a combustibles fósiles que continúan respaldando la generación con carbón, fortalecer esquemas de fijación de precio del carbono y comercio de emisiones y crear mayores incentivos para el retiro de centrales de carbón”, dijo. “Las políticas que consideren mejor los costos sanitarios y de calidad del aire asociados a la contaminación del carbón también ayudarían a abordar los impactos ocultos de los combustibles fósiles sobre el desempeño de las energías renovables”.
Song agregó que la inversión en infraestructura de red, capacidad de transmisión y almacenamiento energético también resulta esencial para reducir la dependencia continua de las centrales de carbón como respaldo de sistemas renovables. “Una mejor planificación espacial de la infraestructura solar también podría minimizar pérdidas evitables de desempeño en lugares donde instalaciones de carbón y solares se ubican muy próximas”, explicaron los investigadores.
Los resultados se presentan en el artículo científico “Coal plants persist as a large barrier to the global solar energy transition” (Las centrales de carbón siguen siendo un gran obstáculo para la transición global a la energía solar.), publicado en la revista Nature Sustainability.
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