Según el International Renewable Energy Agency la energía instalada en los últimos años a nivel mundial es básicamente del tipo renovable. Como puede verse en el gráfico superior (Increase Energy share renewables and non-renewables 2001-2020 (IRENA)), en el 2021 de los 240 GW nuevos instalados un 80% es renovable y solo un 20% no renovable y que en este estudio incluye la nuclear, térmica de carbón, térmica de gas etc.

Dentro de las renovables un 88% se concentra en la fotovoltaica y la eólica. En el 2021 por primera vez se ha instalado más fotovoltaica que eólica a nivel mundial y también a nivel de España (ver a continuación gráfico 2, The renewable energy and the photovoltaic). Dentro de la fotovoltaica el claro ganador son las placas de silicio cristalino con un 93 % del mercado.

Las cifras para España que nos da IRENA nos dicen que en el año 2021 había instalados 13,6 GW de energía solar frente a los 10,2 GW del año 2020 lo que nos da un incremento del 33% anual, muy superior al 16% que aumento en el 2020 frente a los 8,8 GW del 2019. En energía eólica en España en el 2021 había 27,5 GW frente a los 26,8 GW del 2020 lo que da un incremento del 2,6% inferior al incremento del 4,6% en el año 2019 donde había instalados 25,6 GW.

En conclusión, la mayor parte de las nuevas instalaciones de energía en el mundo y más todavía en España son de silicio cristalino (ver a continuación gráfico 3, The photovoltaic and the polysilicon) que emerge como la nueva fuente de energía de la misma forma que hace muchos años fue el carbón y poco después fue el petróleo, y ahora es el gas.

El origen del silicio

El silicio metal se produce en hornos de arco eléctrico sumergido por reducción del cuarzo mediante el carbón con las altas temperaturas que produce el arco eléctrico. Al consumir carbón produce CO2, si bien  de forma muy inferior a las centrales térmicas dado que en el proceso del silicio el carbón es un reactivo químico , no se considera como fuente de energía. Por el momento no tiene cargos económicos al CO2 pero esta en el ojo de mira de todos los que quiere reducir esas emisiones.

Como cuarzo Galicia esta muy bien situada, hay minas importantes y se exporta mucho cuarzo a otros países de Europa. También por ello la única fabrica de silicio existente en España está en Sabón (Arteixo, A Coruña). España es excedentaria en silicio y exporta principalmente a Europa, por el contrario Europa es muy deficitaria e importa de mucho países en particular de Brasil y China.

Pero este silicio metal solo tiene una pureza del 99% y para las placas fotovoltaicas hace falta más, del orden del 99,999 %. Por ello este silicio se tiene que someter a un complejo proceso químico de cloración que al final va a unas torres de destilación en fase gas donde se depura el silicio y se vuelve a solidificar en unos reactores llamados Siemens. Este es el producto llamado polisilicio que en alta pureza se usa para los chips y semiconductores y en una intermedia para las placas solares. No existen fabricas de polisilicio en España y en Europa solo en Alemania, en los ultimos años China ha realizado grandes inversiones en este campo y el 80% del polisilicio mundial se produce allí. Como consecuencia la mayor parte de los paneles fotovoltaicos son chinos y todos los incrementos de energía fotovoltaica dependen de China aunque la tecnología original sea Europea. Coloquialmente es como si todos las refinerías de petróleo se hubieran instalado en China y desde allí nos mandaran, la gasolina, el gasoil y los plásticos.

El proyecto SisAl pilot

SisAl pilot s un proyecto europeo de H2020 coordinado por el Instituto NTNU de Trondheim (Noruega) en el que participan 22 empresas y 9 países de 3 continentes. Su objetivo es producir silicio mediante reducción siempre del cuarzo pero combinándolo con aluminio. La idea es utilizar aluminios y cuarzos baratos y de segunda calidad para producir  silicio metal y de alta calidad para producir silicio calidad solar y evitar el polisilicio.

En España participan 4 empresas: Fundiciones Rey, Erimsa, Befesa y SilBuCam, con la ayuda del CITMAGA, la matemática universitaria gallega y sus modelos matemáticos. Las pruebas piloto se están realizando en Fundiciones Rey con cuarzo de Erimsa y aluminio de Befesa y se esta obteniendo un resultado muy esperanzador. La duración del proyecto es de 4 años y éste en el segundo.

En el ultimo congreso Noruego de Silicon for the Chemical and Solar Industry, el abajo firmante hizo una presentación sobre el proyecto, a disposición de los lectores que lo soliciten. 

Artículo para Dínamo Técnica.

Autor: Javier Bullon Camarasa. SilBuCam SL.