Para mejorar la energía solar y otras tecnologías de energía limpia, hay que mirar más allá del hardware

Las imágenes para descargar en el sitio web de la oficina de MIT News están disponibles para entidades no comerciales, prensa y público en general bajo una licencia Creative Commons Attribution Non-Commercial No Derivatives. No puede modificar las imágenes proporcionadas, excepto recortarlas al tamaño. Se debe utilizar una línea de crédito al reproducir imágenes; Si no se proporciona uno a continuación, acredite las imágenes a "MIT".

Imagen anterior Imagen siguiente

Para seguir reduciendo los costos de la energía solar y otras tecnologías de energía limpia, los científicos e ingenieros probablemente tendrán que centrarse, al menos en parte, en mejorar las características de la tecnología que no se basan en hardware, según los investigadores del MIT. Describen este hallazgo y los mecanismos detrás de él hoy en Nature Energy.

Si bien el costo de instalar un sistema de energía solar se ha reducido en más de un 99 por ciento desde 1980, este nuevo análisis muestra que las características de la "tecnología blanda", como las prácticas de permisos codificados, las técnicas de gestión de la cadena de suministro y los procesos de diseño de sistemas que intervienen en la implementación. una planta de energía solar, contribuyó sólo entre el 10 y el 15 por ciento de la reducción total de costos. Las mejoras en las características del hardware fueron responsables de la mayor parte.

Pero debido a que la tecnología blanda domina cada vez más los costos totales de instalación de sistemas de energía solar, esta tendencia amenaza con frenar los ahorros de costos futuros y obstaculizar la transición global a la energía limpia, dice la autora principal del estudio, Jessika Trancik, profesora del Instituto de Datos del MIT. Sistemas y Sociedad (IDSS).

Los coautores de Trancik incluyen a la autora principal Magdalena M. Klemun, ex estudiante de posgrado y posdoctorado del IDSS que ahora es profesora asistente en la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong; Goksin Kavlak, ex estudiante de posgrado y posdoctorado del IDSS que ahora es asociado del Grupo Brattle; y James McNerney, ex postdoctorado del IDSS y ahora investigador principal en la Escuela Kennedy de Harvard.

El equipo creó un modelo cuantitativo para analizar la evolución de los costos de los sistemas de energía solar, que captura las contribuciones tanto de las características de la tecnología de hardware como de las características de la tecnología blanda.

El marco muestra que la tecnología blanda no ha mejorado mucho con el tiempo y que las características de la tecnología blanda contribuyeron incluso menos a la disminución general de costos de lo estimado anteriormente.

Sus hallazgos indican que para revertir esta tendencia y acelerar la disminución de costos, los ingenieros podrían considerar hacer que los sistemas de energía solar dependan menos de la tecnología blanda, para empezar, o podrían abordar el problema directamente mejorando los procesos de implementación ineficientes.

“Comprender realmente dónde están las eficiencias e ineficiencias, y cómo abordarlas, es fundamental para apoyar la transición a la energía limpia. Estamos haciendo enormes inversiones de dólares públicos en esto, y la tecnología blanda será absolutamente esencial para que esos fondos valgan”, dice Trancik.

“Sin embargo”, añade Klemun, “no hemos estado pensando en el diseño de tecnología blanda tan sistemáticamente como lo hemos hecho con el hardware. Eso tiene que cambiar”.

La dura verdad sobre los costos blandos

Los investigadores han observado que los llamados “costos blandos” de construir una planta de energía solar (los costos de diseño e instalación de la planta) se están convirtiendo en una proporción mucho mayor de los costos totales. De hecho, la proporción de costos blandos actualmente oscila normalmente entre el 35 y el 64 por ciento.

"Queríamos analizar más de cerca de dónde procedían estos costos indirectos y por qué no disminuían con el tiempo tan rápidamente como los costos de hardware", dice Trancik.

En el pasado, los científicos han modelado el cambio en los costos de la energía solar dividiendo los costos totales en componentes aditivos (componentes de hardware y componentes no hardware) y luego rastreando cómo estos componentes cambiaron con el tiempo.

“Pero si realmente quieres entender de dónde provienen esas tasas de cambio, necesitas ir un nivel más profundo para observar las características de la tecnología. Luego las cosas se desarrollaron de manera diferente”, dice Trancik.

Los investigadores desarrollaron un enfoque cuantitativo que modela el cambio en los costos de la energía solar a lo largo del tiempo asignando contribuciones a las características tecnológicas individuales, incluidas tanto las características de hardware como las características de tecnología blanda.

Por ejemplo, su marco captaría en qué medida la disminución en los costos de instalación del sistema (un costo blando) se debe a las prácticas estandarizadas de los instaladores certificados (una característica de la tecnología blanda). También captaría cómo ese mismo costo indirecto se ve afectado por una mayor eficiencia de los módulos fotovoltaicos, una característica de la tecnología de hardware.

Con este enfoque, los investigadores vieron que las mejoras en el hardware tenían el mayor impacto en la reducción de los costos indirectos en los sistemas de energía solar. Por ejemplo, la eficiencia de los módulos fotovoltaicos se duplicó entre 1980 y 2017, lo que redujo los costos generales del sistema en un 17 por ciento. Pero alrededor del 40 por ciento de esa disminución general podría atribuirse a reducciones en los costos indirectos vinculados a una mayor eficiencia de los módulos.

El marco muestra que, mientras que las características de la tecnología de hardware tienden a mejorar muchos componentes del costo, las características de la tecnología blanda afectan sólo a unos pocos.

“Se puede ver esta diferencia estructural incluso antes de recopilar datos sobre cómo han cambiado las tecnologías a lo largo del tiempo. Por eso, trazar la red de dependencias de costos de una tecnología es un primer paso útil para identificar palancas de cambio, tanto para la energía solar fotovoltaica como para otras tecnologías”, señala Klemun.

Tecnología suave estática

Los investigadores utilizaron su modelo para estudiar varios países, ya que los costos indirectos pueden variar ampliamente en todo el mundo. Por ejemplo, los costes blandos de la energía solar en Alemania son aproximadamente un 50 por ciento menores que los de Estados Unidos.

El análisis mostró que el hecho de que las mejoras en la tecnología de hardware a menudo se compartan globalmente condujo a caídas dramáticas en los costos en las últimas décadas en todos los lugares. Las innovaciones tecnológicas blandas normalmente no se comparten a través de fronteras. Además, el equipo descubrió que los países con un mejor desempeño en tecnología blanda hace 20 años todavía tienen un mejor desempeño hoy, mientras que aquellos con peor desempeño no vieron muchas mejoras.

Esta diferencia entre países podría deberse a procesos de regulación y permisos, factores culturales o dinámicas del mercado, como la forma en que las empresas interactúan entre sí, afirma Trancik.

“Pero no todas las variables tecnológicas blandas son aquellas que uno quisiera cambiar en una dirección que reduzca los costos, como salarios más bajos. Por lo tanto, hay otras consideraciones, además de reducir el costo de la tecnología, en las que debemos pensar al interpretar estos resultados”, afirma.

Su análisis apunta a dos estrategias para reducir los costos blandos. Por un lado, los científicos podrían centrarse en desarrollar mejoras de hardware que hagan que los costos indirectos dependan más de las variables de la tecnología del hardware y menos de las variables de la tecnología blanda, como por ejemplo creando equipos más simples y estandarizados que podrían reducir el tiempo de instalación en el sitio.

O los investigadores podrían centrarse directamente en las características de la tecnología informática sin cambiar el hardware, tal vez creando flujos de trabajo más eficientes para la instalación del sistema o plataformas de permisos automatizadas.

"En la práctica, los ingenieros suelen seguir ambos enfoques, pero separarlos en un modelo formal hace que sea más fácil orientar los esfuerzos de innovación al aprovechar las relaciones específicas entre las características y los costos de la tecnología", dice Klemun.

“A menudo, cuando pensamos en el procesamiento de información, dejamos de lado procesos que todavía ocurren con muy poca tecnología a través de personas que se comunican entre sí. Pero es tan importante pensar en ello como una tecnología como diseñar software sofisticado”, señala Trancik.

En el futuro, ella y sus colaboradores quieren aplicar su modelo cuantitativo para estudiar los costes indirectos relacionados con otras tecnologías, como la carga de vehículos eléctricos y la fisión nuclear. También están interesados ​​en comprender mejor los límites de la mejora de la tecnología blanda y cómo se podría diseñar una mejor tecnología blanda desde el principio.

Esta investigación está financiada por la Oficina de Tecnologías de Energía Solar del Departamento de Energía de EE. UU.

La profesora Jessika Trancik habla con el reportero del Boston Globe Aruni Soni sobre su nuevo estudio que encuentra que la reducción del costo de la energía solar se acelerará mejoras en tecnología blanda. "Descubrimos que la tecnología blanda involucrada en la energía solar realmente no ha cambiado y no ha mejorado tan rápidamente como el hardware", dice Trancik. "Estos costos blandos, en muchos sistemas, pueden representar el 50 por ciento o incluso más del costo total de la electricidad solar".

Artículo anterior Artículo siguiente

Artículo anterior Artículo siguiente