La Oficina de Tecnologías de Energía Solar del Departamento de Energía de Estados Unidos se ha fijado como objetivo reducir el costo de la energía fotovoltaica a gran escala sin subsidios hasta 0,03 dólares por kilovatio-hora para 2030. Alcanzar ese umbral reduciría a la mitad el costo nivelado de la energía respecto de su referencia de 2017, de 0,06 dólares por kilovatio-hora, situando a la energía solar como una de las opciones menos costosas para nueva generación eléctrica en Estados Unidos y por debajo de los costos operativos de la mayoría de los generadores de combustibles fósiles.

Para hacer realidad estos objetivos, los funcionarios federales respaldan la hoja de ruta con capital directo para proyectos, programas técnicos e iniciativas regulatorias. La urgencia de los objetivos de reducción de costos se ha intensificado debido a los cambios en la política fiscal federal, ya que la eliminación gradual y las fechas de expiración establecidas por ley para los créditos fiscales federales a la inversión y a la producción significan que la industria debe alcanzar la paridad sin subsidios mucho más rápido de lo previsto anteriormente bajo marcos de apoyo federal de mayor duración.

Cuando los funcionarios federales lanzaron por primera vez la Iniciativa SunShot en 2011, la energía solar suministraba menos del 0,1% de la red eléctrica nacional, con apenas 3 GW de capacidad instalada. Para 2017, las instalaciones solares acumuladas superaron los 47 GW y abastecían más del 1% de la demanda nacional.

Durante ese período inicial, los costos de la generación fotovoltaica a gran escala se desplomaron de 0,28 a 0,06 dólares por kilovatio-hora, alcanzando el objetivo original fijado para 2020 con tres años de anticipación. Los costos de la energía solar residencial cayeron de 0,52 a 0,16 dólares por kilovatio-hora durante el mismo período, mientras que los de la energía solar comercial bajaron de 0,40 a 0,11 dólares por kilovatio-hora.

Para llevar la energía fotovoltaica a gran escala desde esa referencia de 0,06 dólares hasta el objetivo de 0,03 dólares por kilovatio-hora, la oficina solar está destinando capital a incubadoras de manufactura avanzada e investigación de materiales, incluidos programas de financiamiento específicos dirigidos a células solares tándem de película delgada y a la producción de obleas de silicio de bajo costo a través de su iniciativa de Manufactura y Competitividad. Los investigadores federales también respaldan tecnologías de módulos de alta eficiencia diseñadas para aumentar el rendimiento energético por panel y, al mismo tiempo, reducir la superficie de terreno y los requerimientos de hardware del balance del sistema.

Para suministrar energía limpia gestionable durante las horas de máxima demanda, los objetivos federales para la energía solar de concentración se centran en gran medida en el almacenamiento de energía térmica. El objetivo para la energía solar de concentración de carga base equipada con al menos 12 horas de almacenamiento térmico se sitúa en 0,05 dólares por kilovatio-hora. Para las configuraciones destinadas a cubrir picos de demanda, diseñadas para periodos más breves de suministro eléctrico con menos de seis horas de almacenamiento, el objetivo se fija en 0,10 dólares por kilovatio-hora.

Las agencias federales están destinando activamente subvenciones competitivas específicas a la investigación en energía solar térmica de concentración, financiando fluidos avanzados de transferencia de calor, medios de almacenamiento de energía térmica de alta temperatura y procesos químicos solares térmicos. Las ayudas buscan demostrar ciclos de potencia de próxima generación capaces de operar turbinas de alta eficiencia a temperaturas elevadas, compitiendo directamente con las centrales de gas natural para picos de demanda en términos de costo y rendimiento.

Los objetivos de almacenamiento de energía a largo plazo refuerzan aún más los esfuerzos de integración en la red. Las hojas de ruta federales apuntan a un costo de capital de 100 dólares por kilovatio-hora para sistemas de almacenamiento en baterías de ocho horas para 2040. Los modelos energéticos regionales muestran que combinar energía solar a gran escala de bajo costo con almacenamiento a 100 dólares por kilovatio-hora permitiría que los activos solares y de baterías suministraran una proporción dominante de la generación eléctrica total de Estados Unidos para 2050.

Para respaldar la confiabilidad de la red a medida que aumenta la generación variable, los responsables de los programas federales están destinando decenas de millones en ayudas financieras a herramientas avanzadas de integración en la red mediante programas como la iniciativa Herramientas de Operación y Planificación para la Gestión de Recursos Basados en Inversores. Estos esfuerzos financian tecnología de inversores formadores de red, software de modelado de flujo de potencia en tiempo real y controles dinámicos automatizados para ayudar a los operadores de transmisión a equilibrar grandes volúmenes de energía solar y almacenamiento.

Más allá de la fabricación de equipos y de la reducción de los precios del hardware, el programa se centra en eliminar las barreras de costos blandos que con frecuencia retrasan el desarrollo de los proyectos. Entre las prioridades principales se encuentran acortar los ciclos de desarrollo de los proyectos, agilizar los retrasos en las colas de interconexión, mejorar las comunicaciones y los controles dinámicos de los inversores y ampliar el acceso mediante programas de energía solar comunitaria.

Para hacer frente a los crecientes cuellos de botella en las colas de interconexión, las agencias federales lanzaron la iniciativa Interconnection Innovation e-Xchange, que establece marcos de hojas de ruta y distribuye asistencia técnica para desplegar tecnologías de mejora de la red, como las clasificaciones dinámicas de líneas y la optimización de topología, a través de su Hoja de Ruta para la Interconexión de Recursos Energéticos Distribuidos.

A escala municipal y comunitaria, los programas federales continúan ampliando herramientas automatizadas de permisos como SolarAPP+ e iniciativas de implementación mediante la Asistencia Técnica Solar para agilizar las revisiones locales del uso del suelo y reducir los costos generales de los proyectos.