Fuentes renovables y reforma energética

Por: Arturo Morales Acevedo*

El tema de la investigación y desarrollo (I&D) de las fuentes renovables de energía (FRE) difícilmente puede aislarse o separarse respecto de la amplia necesidad que tiene la sociedad nacional para su aprovechamiento. Por esta razón, las actividades de I&D en México, debieran de contar con una planeación coherente que partiera de una política adecuada para la utilización de las energías alternas en el corto, mediano y largo plazos.

Sin embargo, hasta la fecha, la I&D de las fuentes no convencionales de energía, como también se les llama, han evolucionado con base a criterios casi puramente académicos, pues sólo ocasionalmente se han establecido relaciones entre los centros de investigación con dependencias gubernamentales, o con pequeños productores y comercializadores, pero no se ha podido concretar un plan global para la utilización adecuada de las FRE y para la vinculación academia- industria en este sector.

Dicho plan debiese de contemplar un análisis de las implicaciones sociales, ecológicas y de ahorro de energía que traería consigo la utilización de las FRE en nuestro pais. Con base en esto, tendrían que definirse políticas para su promoción, para su implantación, para su comercialización, para la generación de una industria nacional que satisfaga la demanda proyectada, y para el soporte científico-técnico de dicha industria, a través de la investigación realizada en los centros científicos y tecnológicos de México.

Sin una planeación adecuada de la contribución de las FRE a la satisfacción de la demanda energética en el pais, difícilmente lograremos que haya algún impacto social por parte de los grupos de I&D que ya existen. Sus esfuerzos seguirán siendo aislados, desconectados de la realidad, muchas veces sin continuidad, e ilusorios en cuanto a "empujar" la industrialización y aplicación de las FRE.

En relación a esto último, citemos como ejemplo la planta piloto de módulos fotovoltaicos del CINVESTAV-IPN, en donde un grupo de investigadores aplicaron su trabajo de desarrollo tecnológico, adquirieron experiencia en los aspectos de producción de celdas solares y módulos fotovoltaicos, y realizaron algunas aplicaciones importantes como tele-secundarias e iluminación en clínicas y albergues rurales, pero sin poder concretar la industrialización de los módulos, a pesar de mostrar la factibilidad de producción en México.

Lo que se ha hecho en los diversos centros de investigación en el campo de las FRE nos ha permitido mantenernos actualizados respecto de los avances que se tienen en otras partes del mundo, así como tener competitividad en el nivel académico y formar personas con amplio conocimiento de las diferentes tecnologias requeridas para utilizar dichas FRE. De ahí la importancia de que se les siga apoyando, y de que se trate de coordinar su trabajo, así como de lograr una mayor integración y cooperación entre instituciones, a pesar de la ausencia de ese plan global.

Solo como un ejemplo de lo que ha sucedido a lo largo de muchos años de investigación en el campo, en lo que sigue habré de referirme a los sistemas fotovoltaicos, que es el tema en el cual he trabajado, pero observaciones, consideraciones y comentarios similares seguramente se podrán hacer en relación a otras alternativas energéticas. 

Es conveniente empezar por definir algunos conceptos que permitirán una mejor comprensión de las áreas de investigación que pueden ser importantes en este campo, actualmente. Luego, más adelante, haré propuestas concretas sobre cómo podriamos avanzar en la I&D en el campo de los sistemas fotovoltaicos y de otras FRE, tomando en cuenta la reforma energética del año pasado y la nueva Ley de Fuentes Renovables de Energía y para la Transición Energética.

Lo primero que debemos notar es que en la base de cualquier sistema fotovoltaico están las celdas solares que se interconectan para formar módulos, los cuales, a partir de la radiación solar, generarán la energía eléctrica (CD) que habremos de utilizar. Las celdas solares son dispositivos electrónicos formados por un conjunto de capas conductoras, semiconductoras y aislantes, que convierten directamente la radiación solar en energía eléctrica. Hay diferentes estructuras fotovoltaicas, que en forma general podrian llamarse de homo-unión o de hetero-unión. Por otro lado, el material activo puede ser cristalino, policristalino o amorfo. Por ejemplo, las celdas solares mas utilizadas actualmente son de silicio cristalino o semi-cristalino, y se basan en homo-uniones, mientras que aquellas cuyo material activo es el CdTe o el CuInGaSe 2, aun en desarrollo, son en base a hetero-uniones con otros semiconductores como el CdS en capa delgada.

Así mismo, hay diversos tipos de sistemas fotovoltaicos, entre los que podemos mencionar los sistemas autónomos, los sistemas centralizados fuera de la red y los sistemas conectados a la red. Dependiendo del tipo de sistema, la tecnología mas adecuada será diferente. Por ejemplo, los pequeños sistemas fotovoltaicos autónomos estan basados en arreglos de módulos planares fijos o semi-fijos, mientras que aquellos conectados a la red pueden constar de arreglos fotovoltaicos con concentración y con seguimiento solar. Además, la generación de electricidad puede darse de manera híbrida, ya sea a partir de sistemas eólico-fotovoltaico o diesel-fotovoltaico.

De esta forma, puede notarse la gran diversidad de áreas de investigación que requiere el trabajo de grupos dedicados a la química y física de materiales en estado sólido, a la física de dispositivos electrónicos con semiconductores, a la ingeniería en electrónica de potencia, a la ingeniería en control automático y a la ingeniería mecánica. Es decir, la I&D de los sistemas fotovoltaicos involucra a grupos multi-disciplinarios muy amplios que, desafortunadamente, en México no se han desarrollado con un enfoque integral.  

En este aspecto, en México todavía son muy pocos los grupos de ingenieros eléctricos y electrónicos que están trabajando sistemáticamente en el diseño de inversores de potencia eficientes y optimizados específicamente para su operación en sistemas fotovoltaicos. De igual forma, es nulo nuestro desarrollo en sistemas de almacenamiento de energía eléctrica tal como las baterias basadas en hidruros metálicos y nuevos materiales nanoestructurados, y que no solamente se requieren para sistemas fotovoltaicos y eólicos, sino que también serán la base de los futuros vehículos eléctricos. Pero, sin ir mas lejos y, como dijimos antes, siendo las celdas solares el elemento fundamental de los sistemas fotovoltaicos, poco se ha hecho para tener producción propia de silicio cristalino grado solar. El silicio cristalino es un material estratégico para cualquier nación pues la industria electrónica moderna esta basada en este material. Por lo tanto, tener producción industrial de silicio debiese de ser fundamental para el desarrollo de una industria nacional, tanto de celdas solares como de circuitos integrados basados en silicio.

Debe observarse aquí  que hay otros temas que son importantes pero en los que podemos considerar que el desarrollo también es incipiente o nulo aún. Podemos citar el desarrollo de celdas solares en base a polímeros, fulerenos y nanotubos de carbón, el estudio de celdas solares en base a materiales nano-porosos sensibilizados con pigmentos orgánicos, el estudio de celdas solares de tercera generación (multi-unión o tandem, en base a materiales de banda intermedia, y otras propuestas novedosas), así como la simulación numérica tanto de celdas solares como de sistemas fotovoltaicos.

En resumen, el trabajo no ha evolucionado en varios aspectos que son importantes,sobre todo si se desea un desarrollo integral de los sistemas fotovoltaicos en el futuro. La pregunta es, entonces ¿qué podemos hacer para que este panorama cambie en el mediano plazo?

Lo primero podría ser la formación de un consejo, o comité consultivo, u otro organismo similar para la planeación de la I&D en FRE, en el que participen activamente investigadores de aquellas instituciones en donde hasta hoy se haya realizado trabajo en este campo (CINVESTAV-IPN, ESFM-IPN, CIE de la UNAM, Instituto de Investigaciones Eléctricas de la CFE y otras), quienes podrían proporcionar consultoría y auxilio a dependencias como la Secretaría de Energía, la CONUEE y el CONACyT. El propósito de este consejo podría ser el detectar áreas de investigación estratégicas, fomentar la creación de grupos que trabajen en aquellos temas que, siendo importantes, no se hayan estudiado previamente, evitar la repetición de esfuerzos dentro de las instituciones nacionales, promover la asignación de recursos a instituciones nacionales para el desarrollo de las FRE, por parte de organismos como la ONU, la OEA, el Banco Mundial o la Comunidad Europea. 

Independientemente de la existencia de organismos o consejos como el apenas mencionado, los diferentes grupos de I&D pueden intentar un mayor acercamiento para tener colaboración e intercambio de estudiantes e investigadores. Así, se podrían establecer convenios para que los estudiantes puedan realizar tesis co-dirigidas por investigadores en dos o mas instituciones, buscando multi y trans-disciplinariedad, con el objeto de darles una formación mas integral.  

De igual forma, deberán promoverse proyectos con la participación de varias instituciones. Estos proyectos, no necesariamente tendrán que ser de gran magnitud, sino que también pueden ser pequeños. Como ejemplo de estos últimos está la creación de bases de datos accesibles fácilmente a través de la INTERNET, en donde se pueda contar con información actualizada sobre el recurso solar en el país, sobre los productos de I&D realizados nacionalmente en este campo (tesis, proyectos, patentes generadas, etc.), sobre trabajos de I&D en proceso, y sobre publicaciones nacionales e internacionales clasificadas por tema. La participación de las diferentes instituciones haría simple la captación de la información requerida, teniéndose como compromiso por parte de cada una de ellas, el actualizar la información periódicamente. Esto también tendría la ventaja de que la información tendería a clasificarse de manera normalizada en las diferentes instituciones.  

Sin embargo, una tarea así no podría ser organizada por instituciones individuales o por asociaciones civiles independientes, sino que tendría que ser coordinada por organismos como el CONACyT, la AMC o alguna secretaría estatal, asignando recursos equitativamente para la realización de las acciones que se requieran.

Todo lo anterior va en el sentido de tener una mayor coordinación entre instituciones de I&D para optimizar los recursos, y para avanzar en el desarrollo integral de las FRE. Además, en la medida en que contemos con mayor información, se podrá influir como sector organizado en la toma de decisiones por parte del gobierno, y de organismos internacionales relacionados con el tema de las FRE.

La implicación mas importante, respecto a lo anterior, es que se debe buscar una acción conjunta y coordinada, en vez de que sea dispersa e independiente, lo que le resta fuerza a cualquier acción. Por supuesto, para lograr lo anterior, se deben dar condiciones para que todos los participantes obtengan beneficios de tal participación. Sólo de esa manera se podrá asegurar su interés, y se evitará que se continúe trabajando de manera desorganizada.

Finalmente, quisiera referirme a la relación que tiene todo lo anteriormente comentado con la Reforma Energética del año pasado, así como con la Ley de Fuentes Renovables de Energía.  Para esto, recordemos que –inicialmente- se le llamó Reforma Energética a lo que en realidad se planeaba como una ley de Reforma de PEMEX. Fue en base a la participación de la sociedad civil y a las discusiones que se dieron en las cámaras legislativas federales que finalmente se decretó la promulgación de 2 leyes, además de la de PEMEX. Es decir, estas 2 nuevas leyes no surgieron de una visión clara sobre la necesidad real de desarrollo de las fuentes renovables de energía, o del uso eficiente de energía, sino como consecuencia de una coyuntura política. Por lo tanto, la ley de fuentes renovables de energía no esta relacionada con una política de estado, como debiera de ser. 

Una política de estado en FRE significa para mí que los poderes ejecutivo y legislativo tanto federal como estatales debiesen de entender la importancia de la diversificación energética, y consecuentemente orientar y dirigir al país hacia un desarrollo armónico y sustentable basado gradualmente en fuentes renovables de energía. En muchos otros países contar con dicha política de estado es una cuestión de supervivencia, y es parte de la estrategia para su desarrollo integral

en el futuro próximo.

No debemos de sorprendernos de que la ley de fuentes renovables de energía esté tan limitada en sus alcances, y que a la ciencia y la tecnología las contemple sólo en términos muy generales.  En términos reales, un sector científico y tecnológico que no tiene posibilidades de vinculación con el sector productivo sólo podrá mantener el prestigio académico de las instituciones de educación superior del país, pero tendrá muy poco impacto inmediato dentro del grupo social en el cual está inmerso. Por lo tanto, deben darse los pasos apropiados para que México no sólo sea consumidor y aplique las energías renovables, sino para que también produzca los medios para la generación de estas energías.  En este sentido, una nueva ley tiene que estimular e impulsar el surgimiento de esa nueva industria, generando empleos en un sector estratégico para el desarrollo del país mismo.

El estado en su conjunto debiera de inducir –a través de una política planteada a largo plazo- la creación de una industria nacional en fuentes renovables de energía. Y si el sector privado no tiene la visión, o la capacidad, para generar dicha industria entonces el estado mismo será quien tendrá que hacerlo, pues un sector estratégico para el desarrollo del país no puede estar limitado a la visión, muy estrecha a veces, del “libre mercado”. Los paises con gran desarrollo en este campo. y que ahora son líderes mundiales, son aquellos que primero tuvieron esa política y luego motivaron a que la inversión privada viese a este como un sector atractivo.

Esperemos que las fuentes renovables de energía se conviertan en una parte importante de la solución de los problemas energético y ecólogico de México en el futuro. Para eso se requiere de coordinación entre los grupos de investigación y desarrollo, así como de una política de estado, conjuntamente con un plan rector global de largo plazo y una legislación más ambiciosa que permitan el desarrollo en todos los aspectos mencionados de forma que, sinérgicamente, se avance hacia una verdadera transición energética en México.

*Profesor Titular del CINVESTAV-IPN