Estamos a 38ºC en la península Atsumi al suroeste de Tokio. Una ola de calor mortal ha sacudido gran parte de Japón este verano. Dentro de las oficinas de una nueva central eléctrica operada por la empresa de plásticos Mitsui Chemicals, el aire acondicionado está a tope. Fuera, 215.000 paneles solares convierten la abrasante luz del Sol en 50 megavatios de electricidad para la red local. Tres turbinas eólicas de 118 metros de altura erigidas en las instalaciones añaden seis megavatios de capacidad para reforzar la producción de los paneles solares durante el invie o.
La central de Mitsui es una entre miles de instalaciones de energías renovables que se están creando en Japón ahora que el país se enfrenta a su tercer verano consecutivo sin poder usar los reactores nucleares que se encargaban de producir casi el 30% de su electricidad. En Japón la gente se refiere al terremoto y el desastre nuclear de la central Fukushima Daiichi de Tokyo Electric Power del 11 de marzo de 2011 como "Tres del once". La contaminación radioactiva obligó a la evacuación de más de 100.000 personas y aterrorizó a millones más. También supuso un shock para el ya frágil sector industrial japonés, que es el segundo empleador del país y representa un 18% de su economía.
Once de los 54 reactores nucleares japoneses cerraron el día del terremoto. Un año después todos los reactores del país estaban apagados; había que ponerlos todos al día para cumplir con nuevos estándares de seguridad más estrictos y después ponerse a la cola para que los inspeccionaran. Durante mi visita este verano, Japón seguía sin tener energía nuclear y sólo conseguían mantener el suministro gracias a agresivas políticas de ahorro de energía. Mientras, el país estaba usando tantos combustibles fósiles importados de más, que el precio de la electricidad había subido un 20% para los hogares y un 30% para las empresas, según el Ministerio de Economía, Comercio e Industria de Japón (MECI).
A pesar de todo, la crisis energética posterior a Fukushima ha despertado las esperanzas en la industria de las energías renovables japonesa, especialmente la solar. Una de las últimas decisiones del primer ministro Naoto Kan antes de dejar el cargo en el verano de 2011 fue establecer tarifas de que incentivasen la producción de energías renovables con el objetivo de producir beneficios y estimular la instalación de energía solar, eólica y otros tipos de energías renovables. Las tarifas de incentivo fijan una premium a la que las eléctricas deben comprar la energía generada por esas fuentes.
Estos incentivos del Gobie o central motivaron finalmente a Mitsui para usar unos terrenos comprados en principio para una fábrica de plásticos para la industria de la automoción, pero que nunca se llegó a construir por que los fabricantes de coches trasladaron las operaciones al extranjero. El terreno llevaba 21 años vacío antes de que Mitsui creara un consorcio para ayudar a financiar una inversión de 180 millones de dólares (unos 144 millones de euros) en paneles solares y turbinas eólicas. Si se daban prisa, Mitsui y sus seis socios cumplirían con lo necesario para las tarifas de incentivo de 2012, que prometían a las instalaciones solares a escala industrial 40 yen (unos 28 céntimos de euro) por kilovatio hora generado durante 20 años. A ese precio, afirma el antiguo ingeniero nuclear que dirige el negocio de energía y medioambiente en Mitsui, Shin Fukuda, el consorcio debería recuperar su inversión dentro de 10 años y obtener beneficios sustanciales de la instalación de renovables durante al menos una década más.
Foto: El Arca Solar de Sanyo Electric, construida en 2001 durante el auge del primer boom solar en el país, se diseñó para generar 630 kilovatios de potencia, lo que la convierte en una de las instalaciones solares más grandes del mundo. Cuenta con 5.046 paneles.
De la noche a la mañana Japón se ha convertido en el mercado solar más activo del mundo: menos de dos años después de la fusión de Fukushima el país había multiplicado su capacidad generadora de energía solar por más de dos. Según el MECI, para finales de abril de 2014 los desarrolladores habían instalado casi 10 gigavatios de capacidad generadora de renovables, entre ellos 9,6 de fotovoltaica. (Los reactores nucleares de Fukushima Daiichi tenían una capacidad de 4,7 gigavatios; el país en general tiene una capacidad generadora de electricidad instalada de unos 290 gigavatios). Tres cuartas partes de la nueva capacidad solar se encuentra en instalaciones a gran escala como la de Mitsui.
Pero esta explosión de la capacidad solar es un triunfo agridulce para los fabricantes de paneles solares japoneses, que encabezaron el diseño de fotovoltaica en la década de 1980 y pusieron en marcha la industria solar global en la de 1990. Es amargo porque la mayoría de los millones de paneles que se están instalando son importaciones fabricada fuera del país. Incluso algunos fabricantes japoneses, entre ellos uno de los primeros líderes del mercado, Sharp, han pasado a comprar paneles producidos fuera para venderlos en Japón.
La historia de cómo Japón -otrora el productor más avanzado de semiconductores a nivel mundial y un pionero en el uso de esa tecnología para fabricar células fotovoltaicas- renunció a su industria solar es una de inseguridad nacional, poder monopolístico y política movida por el dinero. También es una historia que contiene importantes lecciones para quienes creen que la fuerza de las tecnologías renovables será incentivo suficiente para que los países transformen sus costumbres de consumo energético.
En Japón, durante casi toda la década del 2000, se ignoraron los impresionantes avances en energía solar porque las poderosas compañías eléctricas del país usaron su peso político para favorecer la energía nuclear. Y a pesar del actual resurgimiento de la demanda de energía solar y un importante desprecio entre el público de la nuclear, podría volver a pasar lo mismo. ¿Conseguirá un país con escasos recursos de combustibles fósiles y desoladores recuerdos del desastre de Fukushima aprovechar su experiencia técnica para recuperar su posición como productor líder de fotovoltaica? ¿O volverá a darle la espalda a las energías renovables?
Riquezas
El Arca Solar es más larga que tres campos de fútbol y tiene más de 37 metros de altura, y se ve desde el tren bala Tokkaido Shinkansen mientras cruza el centro de Japón. La estructura, cubierta por paneles fotovoltaicos, parece un templo a la energía de otra era, una época en la que Japón era el amo y señor de la industria de la energía solar. Sanyo construyó el Arca en 2001, colocando 5.046 paneles solares sobre él capaces de generar 630 kilovatios de electricidad no contaminante.
Foto: Una imagen de la televisión japonesa recoge el humo ascendente después de una explosión de hidrógeno en la unidad 3 de Fukushima Daiichi el 14 de marzo de 2011, días después del terremoto. Después del desastre de Fukushima se cerraron todos los reactores nucleares del país.
La era que dio lugar a esta hazaña comenzó con la crisis del petróleo la década de 1970, cuando la subida de los precios del petróleo machacó a la industria japonesa, dependiente de las exportaciones. El país aprovechó su dominio en el campo de la producción de chips semiconductores electrónicos para buscar alte ativas para conseguir energía solar más limpia y segura. Y al contrario que otros países, como Estados Unidos, se mantuvo firme con los programas de desarrollo solar resultantes incluso cuando los precios del petróleo cayeron una década después. Entre 1985 y 2007, los investigadores japoneses presentaron más del doble de las solicitudes de patentes en tecnologías solares que sus rivales juntos, los inventores estadounidenses y europeos. Empresas como Sharp, Sanyo Electric, Panasonic y Kyocera se convirtieron en los líderes claros de la tecnología solar. Los productores japoneses empezaron a ver crecer sus ventas e instalaciones alrededor de 1990. Para 2001, la producción solar total en Japón era 500 veces mayor que una década antes, una década en la que la generación solar en Estados Unidos aumentó un triste 15%.
Pero todo pegó un frenazo hace una década cuando el país apostó su futuro a la energía nuclear.
Los planes nucleares del gobie o eran ambiciosos: cuando Fukushima Daiichi se fundió estaban a punto de autorizar la construcción de 14 reactores más para 2030, lo que hubiera duplicado la generación nuclear hasta llegar a representar el 50% del suministro eléctrico de Japón. Mientras, las ventas de fotovoltaica en Japón cayeron desde mediados de los años 2000, y para 2007 los productores japoneses habían cedido el liderazgo del mercado global a fabricantes estadounidenses, chinos y europeos. En apenas unos años el país pasó de ser el líder de la industria a un don nadie.
Lo que apartó a Japón del Sol fue una mezcla pe iciosa de percepción, cultura y política. La energía nuclear tenía un aura de fuerza, mientras que la energía basada en fuentes renovables intermitentes parecía débil y poco fiable, una impresión en la que ahondaron las poderosas compañías eléctricas del país. Aunque Japón cuenta con numerosos lugares perfectos para la instalación de energía eólica y solar, las compañías eléctricas convencieron al público de que las opciones energéticas eran limitadas. "Estamos firmemente convencidos de que carecemos de los recursos necesarios y que Japón tiene que depender del combustible importado", afirma el director de la Fundación de Energía Renovable de Japón, con sede en Tokio, Mika Ohbayashi.
La opinión de las compañías eléctricas estaba dirigida por el propio interés. Las 10 compañías eléctricas de Japón eran (y siguen siendo) monopolios verticales. Cada una controla la generación, transmisión y distribución de energía en su región correspondiente y sus redes están diseñadas para transmitir electricidad desde plantas centralizadas, entre ellas grandes reactores nucleares. Por su diseño, les faltan las interconexiones que facilitan el uso seguro de la generación variable de energía. En la mayoría de los países industrializados, los gobie os han acabado con los monopolios en el mercado eléctrico, liberando a los operadores de redes de transmisión para que puedan crear esas interconexiones, pero las compañías eléctricas japonesas se han librado de la tendencia a la desregularización. El problema de la interconexión se agrava aún más por un artificio: dos frecuencias distintas de corriente alte a que dividen el sistema eléctrico del país a la mitad. El este de Japón opera a 50 hercios, mientras que el oeste usa energía a 60 hercios, una barrera que demostró sus limitaciones en 2011 inmediatamente después del desastre de Fukushima, cuando Tokio quedó sin energía repentinamente y no pudo acceder a la energía sobrante de Osaka.
Al preguntarle por qué Japón decidió no promover agresivamente la energía solar cuando dominaba la industria global, el antiguo primer ministro Kan me dijo que culpa exclusivamente a las compañías eléctricas del país: "La razón es evidente. Las compañías eléctricas, la gente que quería promover la energía nuclear, estaba en contra".
Resurgimiento
En una subdivisión que se extiende sobre terreno robado al mar en la bahía de Ashiya, una ciudad entre Osaka y Kobe, empieza a tomar forma un conjunto residencial con 400 viviendas llamada Smart City Shio-Ashiya. Es un proyecto de la subsidiaria de Panasonic PanaHome. En un domingo de julio, los paneles solares encima de las 50 casas construidas hasta la fecha bombeaban la energía sobrante a la red local mientras los agentes inmobiliarios de PanaHome intentaban convencer a una pareja con niños pequeños de los beneficios energéticos de las casas y su resistencia a los terremotos.
Las casas de dos plantas de Shio-Ashiya incluyen calefacción, enfriado geotermal y otras características verdes para minimizar el consumo energético, mientras que los paneles solares ultraeficientes del tejado maximizan la generación de energía. La energía sobrante debería, según la encargada de ventas de PanaHome Saho Watanabe, conseguir unos 100.000 yenes anuales para los propietarios (unos 660 euros). Watanabe promociona otra característica de la casa, que debería ser muy valiosa en caso de apagón, por ejemplo durante un terremoto o un tifón. Abre un armario en el comedor del piso piloto para revelar una batería de litio que funciona conectada a un sistema de gestión de energía cercano a la cocina y puede dar corriente a las bombas de aire frío y caliente, la iluminación de la planta baja y la nevera durante dos días.
Las esperanzas solares de Panasonic están puestas en una tecnología inventada por investigadores en Sanyo en la década de 1990 y adquirida por Panasonic hace cuatro años cuando se fusionaron las empresas. Estas células solares combinan silicio cristalino convencional y tecnologías de silicio amorfo de película fina para conseguir una eficiencia relativamente alta a la hora de convertir la luz solar en electricidad. La tecnología híbrida, denominada HIT, por las siglas en inglés de heterojunta con capa fina intrínseca, se ha convertido en un pilar de la estrategia solar de la empresa.
El científico de los materiales Shingo Okamoto, que pasó gran parte de su carrera en Sanyo Electric antes de convertirse en el director de I+D solar para el grupo de negocios EcoSolutions de Panasonic, afirma que los paneles están consiguiendo precios premium en las ventas domésticas porque producen mucha más electricidad desde un tejado que los paneles de silicio policristalino más baratos que dominan el mercado. Suponiendo que cada hogar consume electricidad en la media japonesa de 1.400 kilovatios hora por año durante las horas de luz solar, explica, una casa que tuviera el sistema de Panasonic contaría con un 52% más de energía sobrante para revender a la red que una casa con un sistema solar normal.
En Japón la energía para los hogares es cara, costaba 24,33 yenes (unos 16 céntimos de euro) por kilovatio hora en 2013, casi el doble que el precio medio en EEUU. Y dado que los precios de la electricidad "van a seguir subiendo sin duda", según Okamoto, los sistemas fotovoltaicos más eficientes para los tejados tendrán una importante ventaja. Cuando nos reunimos en julio en la fábrica de Panasonic en Shiga, al este de Kioto, la planta acababa de empezar a enviar su nuevo diseño de panel más potente a los clientes. Los avances que hay detrás de este panel, que usa células con una eficiencia del 22,5%, incluyen una película que dispersa la luz en el revés para potenciar la absorción de luz. Las cadenas de montaje estaban funcionando las 24 horas para poder cubrir la demanda doméstica.
Y hay más avances preparados. En abril, el grupo de Okamoto produjo una célula solar de silicio que consiguió una eficiencia del 26,5%, rompiendo un récord que estaba en pie desde hace 15 años del 25,0%. Aunque el récord se logró en laboratorio usando un prototipo, Okamoto predice que el grupo acabará pudiendo producir células comerciales cuya eficiencia quede a unos pocos puntos porcentuales del límite teórico del silicio cristalino, el 29%.
Recargándose
Al otro lado de las montañas costeras donde están los reactores destrozados de Fukushima Daiichi y el paisaje contaminado que han creado, se está preparando una de las instalaciones más avanzadas del mundo dedicada a la I+D en energías renovables. El complejo, que ha costado 100 millones de dólares (unos 80 millones de euros), abrió en abril en Koriyama, el centro comercial de la prefectura de Fukushima, y reúne en un mismo sitio investigaciones de las distintas agencias de ciencia y tecnología japonesas que antes estaban desperdigadas por el país. El instituto no está aquí por casualidad. Es un compromiso explícito con la región, devastada económica y emocionalmente.
Esta verde prefectura situada al norte de Tokio sigue despoblada tras el terremoto, el tsunami y las fusiones de marzo de 2011. Gran parte de los más de 100.000 residentes que quedaron sin hogar por los desastres no regresarán jamás. Recuperar a los residentes y las empresa que se han perdido en una zona con contaminación radioactiva, no es fácil. Medidores de la radioactividad que funcionan con energía solar demuestran que el aire es seguro en Koriyama, pero 100 kilómetros al este la compañía eléctrica Tokyo Electric Power Company (TEPCO) sigue teniendo problemas para impedir que la contaminación polucione tanto el agua subterránea como el mar.
Las instalaciones de I+D de Koriyama cuentan con laboratorios de última tecnología para cristalizar, cortar y grabar obleas de silicio y su cadena de producción puede producir hasta 360 obleas a la hora. Fuera se están probando toda una serie de células solares, además de una turbina eólica de tamaño modesto y una gran batería conectada a la red. Su programa más ambicioso está dirigido por Makoto Konagi, uno de los científicos solares más reconocidos de Japón, que se ha mudado a Koriyama desde el Instituto de Tecnología de Tokio. Su objetivo es hacer añicos el límite de eficiencia teórico de las células de silicio, demostrando índices del 30% para 2016 y de hasta el 40% en 2021. Es un plan ambicioso, pero tres grandes fabricantes, entre ellos Panasonic, se han apuntado.
Foto: Los trabajadores observan en octubre de 2014 cómo una grúa levanta una sección de manta radioactiva colocada sobre uno de los reactores de Fukushima después del terremoto. Al levantar esta tapa los restos dentro del edificio destruido quedaron expuestos por primera vez desde 2011.
Mientras que otros investigadores buscan alte ativas más eficientes al silicio, que es responsable del 90% de la producción solar actual, Konagi busca rediseñar la célula de silicio de pies a cabeza. Uno de sus equipos, por ejemplo, está desarrollando un método de fundición para producir lingotes de silicio de mayor calidad. Otro equipo está repensando cómo se graban los patrones de estructuras semiconductoras para convertir las obleas de silicio en células: el plan de Konagi es grabar o construir estructuras verticales de apenas unos nanómetros de ancho, casi 100.000 veces más estrechas que la propia oblea de silicio. Si sus simulaciones son válidas, los nanoalambres o nanobolas resultantes cambiarán el comportamiento eléctrico del silicio, potenciado su capacidad para absorber luz y recoger carga eléctrica.
En junio de 2011, el gobe ador de Fukushima, Yuhei Sato, defensor hasta entonces de la energía nuclear, declaró que Fukushima debía apostar por las energías renovables en el futuro. Activistas comunitarios iniciaron decenas de proyectos en toda la prefectura y en 2012 esta fijó el objetivo de aumentar la cantidad de energía proveniente de renovables del 22% actual al 100% para 2040.
Sin embargo, la fría realidad del problema energético de Japón es que es probable que incluso estos programas tan ambiciosos se queden cortos. El tipo de expansión solar que cabe esperar solo gracias a los incentivos del gobie o, no es probable que sirva para cumplir los objetivos de la prefectura, o siquiera para sustituir la producción de la antigua flota nuclear japonesa. Y no parece que las fuerzas políticas y económicas favorezcan las políticas que sirvan para aumentar drásticamente las renovables.
Las previsiones hechas por la Asociación de Energía Fotovoltaica de Japón, un grupo empresarial de Tokio, sugieren que las instalaciones solares anuales alcanzarán su máximo este año llegando casi a los 7 gigavatios. El grupo predice que la capacidad solar total instalada en Japón llegará a los 102 gigavatios para 2030, que sería suficiente para cubrir sólo una pequeña fracción de las necesidades energéticas del país. Una instalación modesta de energía eólica proporcionaría algo más de electricidad. Pero Japón necesita mucho más. Aunque los consumidores y la industria japoneses han reducido la demanda de electricidad desde 2011, las compañías eléctricas cubrieron la escasez derivada del cierre nuclear aumentando la combustión de gas natural, petróleo y carbón importados. Los combustibles fósiles representan un 89% de la generación eléctrica japonesa en 2012. En consecuencia sus emisiones totales de gases de efecto inve adero fueron un 7% mayores que las del año 2010.
Y las perspectivas para las energías renovables podrían empeorar. Para asegurarse contra la posibilidad de que no puedan volver a arrancar los reactores nucleares, las compañías están construyendo una nueva generación de centrales eléctricas de carbón. Según cálculos de Ohbayashi, ahora mismo se están desarrollando unos 13 gigavatios de generación eléctrica a carbón.
Mientras la carestía relativa de la energía solar en Japón amenaza con producir una reacción en contra de las energías renovables, animada por las compañías eléctricas favorables a la energía nuclear. "No cabe duda de que con la fotovoltaica actual la generación de electricidad es cara", afirma Okamoto, expresando su opinión personal y no la de Panasonic. Teme la reacción negativa de los consumidores, cuyas facturas eléctricas cada vez más abultadas pagan las tarifas que sirven para financiar la instalación de sistemas fotovoltaicos sobre tejados y en centrales como la de Mitsui Chemicals. "Si seguimos ampliando nuestro negocio al nivel de costes actual, podremos encontra os con objeciones".
Es más, parece que vuelven los viejos políticos partidarios de la energía nuclear. Aunque las encuestas de opinión demuestran una y otra vez que la mayoría de los japoneses se oponen a que se vuelvan a poner en marcha los reactores parados, el primer ministro Shinzo Abe promete volver a encender los que la Autoridad Nuclear Reguladora de Japón considere seguros. En julio la agencia emitió el primero de estos certificados, a un par de reactores en la isla de Kyushu, incluso a pesar de que no se hayan completado los centros de control de emergencia obligatorios desde Fukushima, y los reactores estén peligrosamente cerca de un volcán activo. Se han distribuido rápidamente pastillas de yodo a los vecinos del reactor y se espera que el arranque, que sentará precedente, sea muy pronto después de conseguir el visto bueno del gobe ador local y de la ciudad que acoge la central, Satsuma Sendai, cuya economía está sufriendo sin los puestos de trabajo, ingresos por impuestos y negocio que proporciona la central.
Al mismo, tiempo las compañías eléctricas están retrasando la creación de conexiones a la red de los desarrollos de renovables o imponiendo tarifas de mejora de la red que hacen imposibles los proyectos de renovables. Esta reacción está afectando sobre todo a la energía eólica. De hecho, el reducido mercado japonés de turbinas eólicas se ha frenado desde Fukushima.
Este verano MECI creó un comité para gestionar la puesta en práctica de nuevas políticas energéticas. Uno de los temas: los esfuerzos recientes de las compañías eléctricas y el gobie o por restringir las instalaciones solares en el futuro. Ohbayashi sostiene que el MECI se está echando para atrás porque malinterpretó el potencial comercial de las renovables y su potencial impacto sobre las compañías eléctricas. "No previeron el crecimiento explosivo de la fotovoltaica", explica Ohbayashi.
El gobie o japonés tiene planes para darle la vuelta al fraccionado mercado al por mayor y la red eléctrica del país, preparándose para un futuro en el que los productores compitan por el derecho a suministrar electricidad. En ese escenario, las energías renovables podrían prosperar.
Sin embargo, el paso más importante está aún a unos años vista: obligar a las compañías integradas verticalmente a "desempaquetar" su negocio de generación y transmisión eléctrica. Desempaquetar es esencial para crear un campo de juego equitativo para los productores y un sistema optimizado para proporcionar la electricidad más barata y más limpia en tiempo real.
Rediseñar la ingeniería de la red para acomodar flujos masivos de renovables como la eólica y la solar es una vía potencialmente cara para Japón. Sin embargo, no es necesariamente más caro que el camino de vuelta a lo nuclear que promocionan el gobie o actual y las compañías eléctricas. Teniendo en cuenta el coste de los seguros contra accidentes, y las mejoras para impedirlos el coste de la energía nuclear se podría duplicar.
Como me comentó el antiguo primer ministro Naoto Kan, el desastre en Fukushima Daiichi ha cambiado para siempre la economía de la energía nuclear. "En el pasado se decía que la energía nuclear podía generar electricidad muy barata, pero ahora sabemos que no es así", afirmó. "Ese cálculo suponía que no habría accidentes. Ahora sabemos que puede haberlos".
Peter Fairley es colaborador de 'MIT Technology Review'.