No existen problemas matemáticos específicos que impidan el aprovechamiento completo de la radiación solar como fuente de energía. Sin embargo, hay retos técnicos, económicos y prácticos que deben tenerse en cuenta para utilizar la energía solar de forma eficiente y completa:
- Eficiencia de la conversión energética: La eficiencia de la conversión de la luz solar en energía eléctrica a través de módulos fotovoltaicos (FV) es limitada. Las tecnologías actuales suelen alcanzar valores de eficiencia de entre el 15% y el 25%.
- Distribución y almacenamiento de la energía: La distribución de la energía solar a grandes distancias y el almacenamiento de la energía para utilizarla por la noche o en días nublados plantean otros retos. Esto requiere el desarrollo de sistemas de almacenamiento de energía eficientes y rentables y la mejora de las infraestructuras de transmisión.
- Costes: Los costes de fabricación, instalación y mantenimiento de los sistemas solares siguen siendo relativamente altos, aunque han disminuido en los últimos años. Esto puede afectar a la viabilidad económica de la energía solar en comparación con otras fuentes de energía.
- Impacto medioambiental: La producción de módulos fotovoltaicos requiere el uso de materiales y productos químicos que pueden causar impactos medioambientales. El reciclaje y la eliminación de los módulos solares al final de su vida útil también son retos que hay que tener en cuenta.
- Uso del suelo: Las grandes centrales solares requieren grandes extensiones de terreno que pueden competir con los requisitos agrícolas y medioambientales.
- Generación intermitente de energía: Como la radiación solar depende de la hora del día, las condiciones meteorológicas y la situación geográfica, la generación de energía solar es intermitente por naturaleza. Esto requiere la integración con otras fuentes de energía o sistemas de almacenamiento para garantizar un suministro continuo de energía.
Para aprovechar al máximo la energía solar, es necesario superar estos retos y trabajar continuamente en la mejora de las tecnologías, los sistemas y las prácticas.
¿Por qué dedicar tiempo de supercomputación a estos problemas?
Los superordenadores pueden utilizarse en diversas áreas para que el futuro de la energía solar encuentre soluciones a los retos asociados a su uso. Algunas de las áreas de aplicación relevantes son:
Optimización del diseño de células solares: los superordenadores permiten realizar complejas simulaciones numéricas para optimizar el diseño de las células solares. Esto puede conducir al desarrollo de células solares con mayor eficiencia y mejor rendimiento.
Modelos meteorológicos y climáticos: al mejorar los modelos de predicción meteorológica y climática, los superordenadores pueden ayudar a predecir mejor la disponibilidad de energía solar y optimizar así su planificación e integración en la red energética.
Almacenamiento de energía: los superordenadores pueden ayudar a investigar y desarrollar sistemas eficientes de almacenamiento de energía, por ejemplo analizando la química de las baterías, los materiales y el diseño de los sistemas.
Transmisión y distribución de energía: los superordenadores pueden utilizarse para desarrollar algoritmos y modelos de optimización de las redes de transmisión y distribución de energía para hacer más eficientes el transporte y la distribución de energía solar.
Modelización económica y optimización: los superordenadores pueden ayudar a analizar los costes y beneficios de distintos diseños de plantas solares, soluciones de almacenamiento y sistemas de distribución de energía. Esta información puede ayudar a los responsables de la toma de decisiones a desarrollar las mejores estrategias para promover y utilizar la energía solar
Para aprovechar eficazmente el tiempo de los superordenadores, es importante fomentar una estrecha colaboración entre expertos de distintas disciplinas como la física, la ciencia de los materiales, la ingeniería eléctrica, la informática, la meteorología y la economía. Esta colaboración puede ayudar a comprender mejor los retos asociados al uso de la energía solar y a desarrollar soluciones innovadoras.
En mi opinión, tiene sentido que la UE aúne sus presupuestos. Quizá también debería hacerse conjuntamente con EE.UU., Canadá, Australia, India, etc.. Esto tiene además varias ventajas
Puesta en común de recursos: al trabajar juntos, los países implicados pueden poner en común sus recursos para desarrollar y explotar superordenadores más potentes. Esto podría contribuir a acelerar la investigación y el desarrollo en ámbitos como la energía solar y otras energías renovables.
Intercambio de conocimientos: la cooperación internacional permite el intercambio de ideas, conocimientos especializados y mejores prácticas entre los países participantes. Esto puede conducir a una mejor comprensión de los retos de la energía solar y al desarrollo de soluciones eficaces.
Colaboración en investigación y desarrollo: A través de proyectos conjuntos de investigación y desarrollo, los países participantes pueden aprender unos de otros y trabajar juntos para mejorar las tecnologías solares, los sistemas de almacenamiento y las infraestructuras energéticas.
Rentabilidad: la financiación y el uso conjuntos de un superordenador pueden resultar más rentables que la inversión individual de cada país en la construcción y el funcionamiento de una instalación de este tipo. Esto puede ayudar a reducir la carga financiera de cada país, garantizando al mismo tiempo el acceso a potentes recursos informáticos.
Cooperación mundial: La cooperación en el desarrollo y uso de superordenadores también puede contribuir a fomentar la cooperación internacional en otros ámbitos, como la protección del clima, la gestión medioambiental y la política energética.Sin embargo, esta cooperación internacional también debe tener en cuenta posibles retos como las diferencias políticas, los problemas de propiedad intelectual y los distintos intereses nacionales. No obstante, los beneficios de la cooperación conjunta en el desarrollo y uso de superordenadores pueden contribuir a acelerar la transición energética mundial y apoyar la transición hacia un futuro más sostenible. El futuro de la energía solar parece brillante, pero necesitamos toda la aceleración posible. Por eso debemos traer el futuro de la energía solar al presente.