A nivel mundial, se están construyendo o planificando rápidamente proyectos solares, particularmente en regiones con alto potencial solar y alta demanda de energía.

Sin embargo, su potencial de generación de energía está altamente relacionado con las condiciones climáticas. Un reciente estudio científico internacional publicado en enero en Nature, afirma, según sus simulaciones de modelos llevadas a cabo, que  los resultados indican impactos negativos sobre el potencial solar en el norte de África (localmente), Medio Oriente, sur de Europa, India, este de China, Japón, este de Australia y suroeste de EE. UU., e impactos positivos en Centro y Sudamérica, el Caribe, Centro y Este. Estados Unidos, Escandinavia y Sudáfrica, alcanzando estacionalmente una magnitud de ±5% en regiones remotas.

Las granjas solares del desierto del Sáhara en el punto de mira

Así, utilizando simulaciones de modelos del sistema terrestre de última generación, han investigado cómo las grandes granjas solares fotovoltaicas en el desierto del Sáhara podrían afectar la cobertura de nubes global y el potencial de generación solar a través de teleconexiones atmosféricas perturbadas.

Los investigadores que han realizado el estudio pertenecían a distintas universidades: la Universidad de Tsinghua y la Universidad de Ciencia y Tecnología de la Información de Nanjing (China), la Universidad Oceánica de Guangdong, la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich, la Universidad de Lund y la Universidad de Estocolmo (Suecia), y la Universidad de Western Sydney (Australia).

Los diagnósticos sugieren que los cambios en la circulación atmosférica a gran escala son responsables de los impactos globales. La cooperación internacional es esencial para mitigar los riesgos potenciales de futuros proyectos solares a gran escala en tierras áridas, que podrían afectar la producción de energía.

Energía renovable procedente de la energía solar

A nivel mundial, la energía renovable libre de carbono está reemplazando gradualmente a los combustibles fósiles. La energía solar puede ser un actor importante en el creciente suministro de energía renovable que reduce las emisiones de carbono como componente esencial de las estrategias de mitigación climática.

Un estudio reciente sugiere que la proporción de energía solar en el consumo total de energía mundial tiene el potencial de aumentar hasta el 76% para 2050 en un escenario de transición energética factible, desde el 1% en 2015 debido a la rentabilidad y la excelente disponibilidad de recursos.

La generación de energía solar depende de la irradiancia solar: la cantidad de luz solar disponible en un lugar particular. Su potencial puede cuantificarse utilizando la variable climática radiación de onda corta descendente de superficie (RSDS), definida dentro del intervalo de longitud de onda de 0,2 a 4,0  μm.

Además de sus ciclos diarios y estacionales, la variabilidad de las nubes inducida por el clima afecta al RSDS. Bajo un cielo totalmente cubierto de nubes (sin lluvia), la radiación solar que llega a la superficie se reduce aproximadamente un 75%5.

Las variaciones impredecibles en RSDS, causadas principalmente por las condiciones climáticas, plantean dificultades para la estabilidad del suministro eléctrico de un sistema de energía solar.

En la práctica, los operadores de la red tienen en cuenta los cambios en la producción de energía del sistema solar para programar la capacidad de reserva giratoria y gestionar las operaciones de la red.

Disminución de la nubosidad

A medida que crece la industria solar, la generación de energía solar depende cada vez más del clima. Una tendencia general parece ser una disminución de la nubosidad en las regiones de latitudes bajas y medias. Los cambios en la irradiación para diferentes regiones, estaciones, períodos de tiempo y escenarios rara vez superan el ±10%.

Sin embargo, el patrón climático global también puede verse alterado por el despliegue masivo de energía solar.

Esto se atribuye a los cambios resultantes en las propiedades de la superficie terrestre (por ejemplo, el albedo de la superficie, la rugosidad). En particular, estudios de modelización recientes muestran que la respuesta climática regional a los paneles solares en regiones áridas (por ejemplo, el norte de África) puede amplificarse a través de procesos locales de retroalimentación atmósfera-tierra y vegetación. Esto puede provocar además perturbaciones en el clima global y, por tanto, en la producción mundial de energía solar.

Nuestro objetivo es cuantificar los impactos de un despliegue a gran escala de parques solares fotovoltaicos en el Sahara sobre la generación global de energía solar como un estudio de caso piloto, e investigar los mecanismos de fuerza subyacentes. Utilizamos un modelo de sistema terrestre totalmente acoplado (EC-Earth) de última generación y consideramos tres escenarios de producción de energía solar en el norte de África que cubren el 5%, el 20% y el 50% de esa región.

En estudios anteriores, se investigaron las respuestas del clima global y la cubierta vegetal a estas hipotéticas granjas solares del Sahara, y aquí nos centramos más explícitamente en cómo la propia generación global de energía solar puede verse afectada.

Las simulaciones de los modelos empleados del sistema terrestre, muestran que las granjas solares a gran escala previstas en el desierto del Sahara, si cubren el 20% o más del área, pueden influir significativamente en la circulación atmosférica e inducir aún más la fracción de nubes y cambios RSDS en todo otras regiones y estaciones.

Aunque los impactos son modestos a escala global o continental, las posibles desigualdades resultantes de la perturbación de hipotéticos parques solares del Sahara, aún pueden manifestarse en la distribución desigual del potencial solar.

Una investigación concreta que se puede extrapolar a otros lugares

La investigación es un estudio de caso piloto para investigar cómo los parques solares saharianos impactan la generación global de energía solar utilizando un modelo de sistema terrestre y un número limitado de escenarios.

Una advertencia de este estudio es el uso de un albedo efectivo fijo para paneles solares fotovoltaicos, mientras que en la práctica varía según su tipo, eficiencia y condición operativa. Además, las simulaciones de parques solares no tienen en cuenta completamente los procesos dinámicos adicionales asociados con otros parámetros de los paneles solares.

Por ejemplo, estudios previos han demostrado que la rugosidad de la superficie puede aumentar potencialmente la eficiencia de la transferencia de calor sensible desde la superficie a la atmósfera en granjas solares a gran escala.

Análisis más profundos y simulaciones de sensibilidad que consideren varios escenarios combinados con múltiples modelos del sistema Tierra que superen estas limitaciones pueden arrojar más luz sobre los impactos de este cambio antropogénico particular en el uso de la tierra y la cobertura del suelo.

Los planes futuros para el establecimiento de proyectos solares a gran escala en tierras secas globales por parte de partes interesadas relevantes deben basarse en estos estudios de modelado actualizados para evaluar sus impactos potenciales sobre el potencial solar tanto a nivel local como remoto.

Una mejor comprensión, evaluaciones exhaustivas de riesgos y esfuerzos coordinados a nivel mundial son cruciales en la transición a la energía solar del mundo para garantizar una mayor seguridad e igualdad energética.