¿Qué tipo de tecnología de energía solar tiene el mayor potencial de futuro?

En términos de dólares por vatio, utilizando límites de eficiencia teóricos, ¿qué tecnología es más prometedora para convertirse en la principal tecnología de captura de energía solar?

Mi corazonada son los módulos a base de carbono, ya que los materiales son abundantes y relativamente fáciles de fabricar; sin embargo, su eficiencia actualmente no está ni cerca de los semiconductores basados ​​en silicio. En el futuro, suponiendo que los científicos se acerquen mucho a los límites teóricos, ¿qué proporcionará la mayor cantidad de energía al menor costo?

Si esto es relevante, estoy tratando de decidir dónde enfocar mis estudios de posgrado en física, y quiero contribuir a llevar al límite la tecnología más prometedora. Si al menos puede indicarme la dirección correcta para encontrar la respuesta yo mismo, se lo agradecería mucho.

Creo que la pregunta está mal planteada, ya que es poco probable que se alineen la física óptima frente a los métodos de fabricación más baratos. Además, el valor de la eficiencia está determinado en gran medida por los costos ponderados por área, frente a los costos relacionados con la energía. Lo último probablemente esté dominado por los costos del sistema de montaje, y lo último por los costos de cableado e inversor. Los costos de fabricación proyectados de $0,50 por vatio o menos significarán que los costos ponderados del área de baja tecnología podrían terminar dominando los componentes de alta tecnología (paneles más componentes electrónicos).
Interesante, y gracias por comentar; ¿Puede explicar un poco más la distinción entre costos ponderados por área y costos relacionados con la energía? Si interpreté esto correctamente, ¿está diciendo que incluso con una eficiencia energética alta por módulo, los costos relacionados con la instalación pueden hacer que la medida de dólar por vatio supere una tecnología más barata y menos eficiente con un costo de instalación más bajo? Tenía la esperanza de que hubiera una forma universal de comparar tecnologías, ya que puede tener en cuenta el costo de instalación, pero por favor hágamelo saber si hay otras cosas a considerar.
Es una pregunta interesante, pero supongo que está fuera del alcance de este sitio: no hay una sola respuesta fáctica, solo especulaciones.
Habiendo dicho eso, notaré que el silicio también es muy abundante. Y dependerá de en qué parte del mundo te encuentres: en el norte de Europa, las turbinas eólicas terrestres son la forma más económica de capturar energía solar (el viento es un producto de la insolación). En los trópicos, la CSP podría funcionar mejor, pero fuera de los trópicos, algo de energía fotovoltaica podría ser lo mejor. En cuanto a los diversos tipos de energía fotovoltaica, ¿quién sabe? Están sucediendo muchas cosas interesantes en plasmónica/fotónica, pero ¿alguna vez se convertirán en el número uno comercialmente?
Una cosa más... es el costo por unidad de energía lo que realmente cuenta, no el costo por unidad de capacidad de potencia máxima. ¿Qué preferirías tener, una unidad de 1kW que cuesta $ 500 y dura un año, o una unidad de 1KW que cuesta $ 1500 y dura 20 años? Los dólares por vatio son solo una parte de la historia.
Sarah: Hay varias métricas de costo de uso común. El más común es dólares por vatios máximos nominales, es decir, suponga que el sol tiene una incidencia normal y calcule la salida en esas circunstancias. Luego, su costo nivelado de energía, estima la producción de energía real durante varios años, el costo nivelado tiene en cuenta el costo del dinero (interés). En todo caso por costo ponderado por área, me refiero a costos que escalan con el tamaño de la superficie colectora (arrendamiento de terreno, montaje físico, más los paneles). El costo ponderado por área por unidad de área debe ser insensible a la eficiencia.
@Omega Centauri: creo que, estrictamente hablando, los costos nivelados normalmente son para energía en lugar de poder . De todos modos, ¿puede alguien con el representante pasar a cerrar esta pregunta, ya que es especulativa?

Respuestas (1)

Como ex físico que ahora trabaja como cuantitativo en los mercados de energía, creo que es seguro decir que la física del asunto se verá inundada por la economía de las materias primas y cómo funcionan los mercados de energía. Dos cosas a tener en cuenta:

  • los precios de la energía los fijan los mercados y no la viabilidad de la tecnología (motor principal)

  • Es difícil ganar dinero con la energía solar sin un acuerdo de compra de energía (PPA) a largo plazo y esos son SÚPER difíciles de conseguir.

Hay muchas tecnologías viables disponibles en este momento que, desde una perspectiva física, parecen muy prometedoras, pero desde una perspectiva de mercado están muertas en el agua.

Considere los volantes de Beacon power:

http://www.beaconpower.com/

Se acercaron a mi empresa hace más o menos un año para llegar a un acuerdo con nuestro grupo de originación. La tecnología es sólida, probada y claramente eficiente. Es una idea realmente dulce que tiene toneladas de promesa. ¿Hicimos el trato? No. Desafortunadamente, la fijación de precios de la regulación es difícil y las reglas que siguen las ISO para los pagos de los servicios de regulación no están claras. Las ISO están interesadas en la tecnología, pero están inventando las reglas sobre la marcha y las empresas que intentan ganar dinero con los volantes actualmente están yendo y viniendo con ellos para crear una estructura de mercado que pueda permitir que alguien que posee esta tecnología haga una rentabilidad razonable. Por razonable me refiero a uno que supere al gas, carbón, petróleo, etc.

Mi punto es que la estructura del mercado (o la falta de una) está acabando con las ofertas de nuevas tecnologías como esta... No la eficiencia. Lo mismo ocurre con la solar (y el viento). El motor principal que tendrá éxito es el impulsado por las empresas que entienden cómo trabajar mejor en los mercados de energía. La ubicación y el desarrollo (es decir, saber cómo construir mejor la instalación) también son factores importantes. Es una mala escena cuando los desarrolladores no saben cómo manejar correctamente los módulos solares o administrar un proyecto de instalación solar. De hecho, es cierto que la física de la tecnología debe crear una solución de bajo costo, pero la palabra final sobre el éxito de una tecnología en particular se basará más en la perspicacia de mercado de los grupos políticos involucrados y la función de comercialización/originación que cualquier otra cosa.

La tecnología de almacenamiento, como los volantes de Beacon, también es una gran parte de este rompecabezas porque el sol nunca parece salir exactamente cuando lo necesitas y el viento sopla mejor durante las horas de menor actividad. :) Necesitas una buena forma de almacenar la energía para poder liberarla durante los momentos favorables del día.

En general, descubrir qué tecnología es "más prometedora" es más que simplemente tomar una decisión basada en la física. Es una buena pregunta. Su mejor apuesta es hablar con alguien en los mercados de energía de una gran empresa como Constellation, PG&E o quizás TVA y preguntarle sobre los obstáculos que enfrentan esas tecnologías. Luego combine eso con una evaluación de física sobre la eficiencia y obtendrá una buena pista sobre qué tecnología lo ayudará a impulsar sus estudios.

Hasta cierto punto, puede evitar esto con proyectos a pequeña escala que sirven simplemente para reducir la demanda neta de energía (o quizás cambiarla en el tiempo) de los consumidores de energía. Los paneles solares se pueden colocar en techos residenciales, por ejemplo, sin negociar PPA. La respuesta publicada es más específica para las plantas a escala de servicios públicos que están destinadas a exportar energía a la red, en lugar de compensar parcialmente el uso interno. Por lo tanto, existen al menos algunos nichos de menor escala en los que se puede demostrar alguna tecnología.
Aunque mi pregunta estaba un poco más centrada en elegir entre tipos de tecnología de energía solar (ya que creo que el futuro, el futuro lejano está en esto), gracias por el aporte. Pregunto desde la perspectiva de la física porque es de donde vengo y donde probablemente aterrizaría. ¡Esto casi me hace pensar que obtener un MBA y comenzar desde el lado comercial es una mejor idea!
Odio decirlo, pero en realidad no puedo estar en desacuerdo contigo. :) Es probable que una fuerte combinación de conocimiento y comprensión de la física con un MBA sea una combinación que lo llevará a donde quiere ir. ¡Buena suerte Sara!
¿Qué tipo de tecnología de energía solar tiene el mayor potencial de futuro?
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