El reciente reporte especial de la Agencia Internacional de Energía (IEA, por su sigla en inglés) sobre las cadenas de suministro para la producción de dispositivos de energía solar fotovoltaica identifica los desafíos que enfrentan los países en el camino a la transición energética rumbo al cero en emisiones netas de carbono hasta 2050. La diversificación, rentabilidad, sostenibilidad y las políticas públicas son elementos centrales.
La capacidad mundial de fabricación de energía solar fotovoltaica se ha trasladado cada vez más desde Europa, Japón y Estados Unidos hacia China en la última década. China ha invertido más de $us 50.000 millones en renovar su capacidad de suministro fotovoltaico. Esto es 10 veces más que en Europa y creó hasta 300.000 empleos en puestos de fábrica en toda la cadena de valor de la energía solar fotovoltaica desde 2011.
Hoy, la participación de China en todas las etapas de fabricación de paneles solares, tales como polisilicio, lingotes, obleas, células y módulos, supera el 80% del total en el mundo. Esto es más del doble de la participación de China en la demanda fotovoltaica global. Además, el país es sede de los 10 principales proveedores del mundo de equipos de fabricación de energía solar fotovoltaica.
China ha sido fundamental para reducir los costos de esta fuente energética en todo el mundo, con múltiples beneficios para la transición hacia energías libres de emisiones de dióxido de carbono (CO2).
Políticas.
Las políticas de gobierno en China han dado forma a la oferta, la demanda y el precio de la energía solar en la última década. Políticas industriales centradas en este sector estratégico y la creciente demanda interna han permitido economías de escala y se apoyó la innovación continua en toda la cadena de suministro. El resultado es una reducción de costos de más del 80%, ayudando a que la solar fotovoltaica se convierta en la tecnología de generación de electricidad más asequible en muchas regiones del mundo.
Sin embargo, esto también generó desequilibrios entre la oferta y la demanda en la cadena de suministro fotovoltaica. La capacidad global para la fabricación de obleas y células superó la demanda en al menos un 100% a finales de 2021. Por el contrario, la producción de polisilicio, material clave para el sector, es actualmente un cuello de botella que ha derivado en la cuadruplicación de su precio en el último año.
Los productos de energía solar fotovoltaica son una exportación importante para China. En 2021, el valor de estas ventas superó los $us 30.000 millones, casi el 7% del comercio de China. Además, las inversiones que hizo en Malasia y Vietnam también convirtieron a estos países en grandes exportadores de esta línea. El valor total del comercio mundial relacionado con la energía fotovoltaica, incluidos polisilicio, obleas, células y módulos, superó los $us 40.000 millones en 2021, un incremento de más del 70% desde 2020.
Hoy en día, la fabricación de energía solar fotovoltaica intensiva en electricidad está alimentada principalmente por combustibles fósiles, pero los paneles solares solo necesitan operar durante cuatro a ocho meses para compensar sus emisiones de fabricación. Este periodo de recuperación se compara con el promedio vida útil del panel solar de alrededor de 25 a 30 años. La electricidad proporciona el 80% del total de la energía utilizada en la fabricación de módulos solares, la mayoría consumida en la producción de polisilicio, lingotes y obleas porque requieren calor a altas y precisas temperaturas.
Hoy, el carbón genera más del 60% de la electricidad utilizada para la fabricación de energía solar fotovoltaica, significativamente más que su participación en la generación de energía global (36%). Esto se debe en gran parte a que la producción fotovoltaica se concentra en China, principalmente en las provincias de Xinjiang y Jiangsu, donde el carbón representa más del 75% del suministro eléctrico anual y se beneficia de tarifas gubernamentales favorables.
La continua innovación liderada por China ha reducido a la mitad la intensidad de las emisiones de fabricación de energía solar fotovoltaica desde 2011. A pesar de estas mejoras, las emisiones absolutas de CO2 generadas en la fabricación casi se han cuadruplicado en todo el mundo en ese periodo, en la medida que la producción en China se ha expandido. Con todo, la manufactura de módulos solares representó solo el 0,15% de las emisiones globales de CO2 relacionadas con la energía en 2021. A medida que los sistemas de energía en el mundo tengan menos emisiones, la huella de carbono de la fabricación fotovoltaica deberá reducirse respectivamente.
Objetivos.
Para cumplir con los objetivos internacionales de energía y hacer frente al cambio climático se requiere el crecimiento de la energía solar fotovoltaica a una escala sin precedentes. Esto a su vez exige una enorme expansión adicional en la capacidad de producción, lo que plantea preocupaciones sobre la capacidad del mundo para desarrollar rápidamente cadenas de suministro resilientes.
Las adiciones de capacidad deben más que cuadruplicarse a 630 gigavatios (GW) hacia 2030, para adecuarse a la hoja de ruta de la IEA para alcanzar el cero neto en emisiones de carbono en 2050. Así, la capacidad global de producción de polisilicio, lingotes, obleas, celdas y módulos tendría que superar su duplicación sobre lo que se tiene actualmente para 2030. A medida que los países aceleran sus esfuerzos para reducir las emisiones, deben asegurarse de que su transición hacia un entorno sostenible se construya sobre cimientos seguros.
El mundo dependerá casi por completo de China para la producción de paneles solares hasta 2025. La participación de China en polisilicio, lingotes, obleas y otros a nivel mundial alcanzará casi el 95% en 2025. Hoy, la provincia china de Xinjiang aporta con el 40% en la fabricación global de polisilicio. Además, uno de cada siete paneles producidos en todo el mundo es fabricado por una sola instalación. Este nivel de concentración, en cualquier cadena de suministro global, representaría una vulnerabilidad considerable.
La demanda de minerales críticos de la energía solar fotovoltaica aumentará rápidamente en el corto plazo. A pesar de las mejoras en el uso más eficiente de materiales, el requerimiento está destinado a expandirse significativamente. Por ejemplo, la demanda de plata en 2030 podría superar el 30% del total de la producción mundial en 2020. Este rápido crecimiento, combinado con largos plazos de entrega para proyectos mineros, aumenta el riesgo de suministro y desajustes de la demanda, lo que puede conducir a escaladas de precios y escasez de los suministros.
La sostenibilidad financiera a largo plazo del sector de fabricación de energía solar fotovoltaica es crítica para la transición hacia energías limpias, de manera rápida y rentable. El comportamiento del sector solar, en todos los segmentos de la cadena de suministro, ha sido volátil, resultando en varias quiebras. Este factor puede incidir en la desaceleración del cambio de la matriz energética global, si las empresas no están dispuestas a invertir debido a los bajos rendimientos o son incapaces de soportar cambios repentinos en las condiciones del mercado.
Las restricciones comerciales se están expandiendo, con el riesgo de un despliegue más lento de la energía solar fotovoltaica. En la medida en que el comercio es fundamental para proporcionar los diversos materiales necesarios para fabricar paneles solares y entregarlos a los mercados finales, las cadenas de suministro son vulnerables a los riesgos de las políticas comerciales de los países.
Las recientes interrupciones en la cadena de suministro han planteado preguntas importantes. La crisis de la pandemia, los precios récord de las materias primas y la invasión rusa a Ucrania acaparan el centro de la atención. Los países pueden mejorar su resiliencia invirtiendo para diversificar su producción e importaciones.
Se prevé que las nuevas instalaciones de fabricación de energía solar fotovoltaica atraerán una inversión de alrededor de $us 120.000 millones hasta 2030. Esto implica que los niveles de inversión anual deben duplicarse a lo largo de la cadena de suministro. Sectores críticos como el polisilicio, lingotes y obleas serán los más atractivos para cubrir la creciente demanda.
La industria de la energía solar fotovoltaica tiene el potencial de generar 1.300 puestos de trabajo de fabricación por cada gigavatio de capacidad de producción. El sector puede llegar a tener un millón de empleos directos para la producción en 2030.
Actualmente, la competitividad de costos en la fabricación de energía solar fotovoltaica es un desafío clave para diversificar las cadenas de suministro. China es el más competitivo en costos, donde son un 10% más bajos que en India, un 20% más bajos que en Estados Unidos y un 35% más bajos que en Europa. Existen grandes variaciones en los costos de energía, mano de obra, inversión y gastos generales que explican estas diferencias. Con todo, en ausencia de incentivos financieros y apoyo a la producción, la rentabilidad de los proyectos de fabricación es reducida fuera de China y algunos países del sudeste asiático.
La electricidad con bajo costo es clave para la competitividad de los principales pilares de la cadena de suministro de la energía solar fotovoltaica. La diversificación del polisilicio altamente concentrado en lingotes y obleas beneficia la seguridad del abastecimiento. La electricidad representa más del 40% de los costos de producción del polisilicio y casi el 20% de los lingotes y obleas. Alrededor del 80% de la electricidad involucrada en la producción de polisilicio hoy en día es consumida en las provincias chinas a un precio promedio de electricidad de alrededor de $us 75 por megavatio hora (MWh). Esto es casi un 30% por debajo del precio industrial global promedio. Mantener la competitividad en estos segmentos requiere que los fabricantes tengan acceso a electricidad con costos comparables o más bajos.
Los fabricantes de paneles solares también pueden utilizar sus productos para generar su propia electricidad renovable en el sitio y, por lo tanto, reducir sus facturas de electricidad y emisiones.
El reciclaje de paneles solares fotovoltaicos ofrece beneficios ambientales, sociales y económicos. Si los paneles fueran recolectados sistemáticamente al final de su vida útil, los materiales reciclados podrían satisfacer más del 20% de la demanda de la industria en aluminio, cobre, vidrio, silicio y casi el 70% de plata entre 2040 y 2050.
Los altos precios de las materias primas y los cuellos de botella en la cadena de suministro provocaron un aumento de alrededor del 20% en los precios de los paneles solares durante el último año. Estos desafíos han resultado en retrasos en las entregas en todo el mundo. A nivel global, las políticas de apoyo a la energía solar fotovoltaica hasta la fecha se han centrado principalmente en aumentar la demanda y reducir los costos. Sin embargo, también se necesitan cadenas de suministro resilientes y sostenibles para garantizar la entrega oportuna y rentable de paneles solares. Por lo tanto, los gobiernos deben centrar su atención en garantizar la seguridad de los suministros de energía solar fotovoltaica como parte integral de las transiciones de energía limpia. Los países deberían considerar evaluar sus vulnerabilidades y riesgos en la cadena de abastecimiento de energía solar fotovoltaica doméstica y desarrollar estrategias para encarar los nuevos y crecientes desafíos.