Transcript Centro de Investigación en Energía, UNAM

Universidad Nacional Autónoma de México
Centro de Investigación en Energía
Centro de Investigación en Energía, UNAM
GENERACIÓN SOLAR FOTOVOLTAICA:
Alternativa Tecnológica para la diversificación
energética y mitigación de GEI
CONGRESO NACIONAL
DE INVESTIGACIÓN EN
CAMBIO CLIMÁTICO
2ª. Mesa Redonda
GENERACIÓN Y CONSUMO DE
ENERGÍA
Instituto de Geofísica
Ciudad Universitaria
19 de octubre 2011
1
Aarón Sánchez Juárez
Depto. Materiales Solares
[email protected]
www.cie.unam.mx
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Energía en México
ENERGÍA
USUARIOS SERVICIO ELÉCTRICO
SEPT 2007
doméstico
(MILES)
27200
73%:
fósiles
88%
2
23% lo produce PInd
comercial
3213,
10%
servicios,
161, 0.52%
agrícola, 112,
0.36%
Gran
Industria 0.7,
Empresa
0.002%
Mediana,
208, 0.67%
www.cie.unam.mx
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Necesidad de Diversificación
A. Contribución
a
la
Reducción
de
emisiones
contaminantes (73% de la electricidad se produce con
fósiles y aportan el 44% del CO2 emitido).
B. Disponibilidad
de los recursos fósiles a corto,
mediano y largo plazo
3
www.cie.unam.mx
Energía Solar: Potencial
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Recurso promedio
diario anual:
5.0 kW-hr/m2
Potencial: Chihuahua 18,873 GWe
Sonora
14,030 GWe
Total
32,903 GWe
Capacidad instalada nacional 49 GWe
4
Con el 0.14% de la superficie de estos estados
(604 km2), se podría generar todo el consumo
eléctrico nacional
www.cie.unam.mx
Centro de Investigación en Energía, UNAM
El efecto fotovoltaico
El Efecto fotovoltaico es el
fenómeno de generación de
electricidad en un dispositivo
optoelectrónico debido a la
absorción de la luz solar o
radiación solar.
Los dispositivos que generan energía a
través del efecto fotovoltaico se llaman
generadores fotovoltaicos y la unidad
mínima
donde se lleva a cabo dicho
5
efecto se llama CELDA SOLAR
www.cie.unam.mx
Conversión Fotovoltaica
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Transformación Directa de Luz a Electricidad
Energía
solar
El Binomio de
Generación
de Energía
Limpia
Tecnología
FV
Adaptado de:
E
Energía Verde
6
www.cie.unam.mx
Tecnologías fotovoltaicas comerciales
a-Si
6-13%
CdTe
Centro de Investigación en Energía, UNAM
7-16%
m-Si
VOC = 95 V
7
p-Si
10-24%
10-22%
VOC 21.7 V
VOC = 21 V
CuInGaSe: 10-18%
7
VOC = 23.8 V
www.cie.unam.mx
www.cie.unam.mx
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Arreglos fotovoltaicos
Desde unos
pocos watts
hasta
Megawatts !!!!!
8
www.cie.unam.mx
Eficiencia en las celdas solares
Centro de Investigación en Energía, UNAM
El concepto de EFICIENCIA
POTENCIA ENTRADA
CELDA
SOLAR
Si- Monocristalino
Si-Policristalino
Si-Amorfo
CdTe
CuInSe2
9
POTENCIA SALIDA
 = Ps / Pi
12-24 %
11-17 %
6-13 %
7-17 %
10-18 %
www.cie.unam.mx
Eficiencia en celdas solares
Eficiencia = Ps/Pi
Pi = G Ae
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Celda con =15 %
Ps= Generación de
150 Watts
Superficie de 1m x 1 m
Ae= 1.0 m2
10
www.cie.unam.mx
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Mitigaión de GEI
GEI evitados: de 30 a
100 gr por kWh generado
Fuente: Vasilis M. Fthenakis,
Hyung Chul Kim, Erik Alsema;
Emissions from Photovoltaic Life
Cycles; Environ. Sci. Technol.
2008, 42, 2168–217
11
www.cie.unam.mx
Potencial de Generación
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Recurso solar diario:
5.0 kW-hr/ m2
Eficiencia de Módulos FV’s:
12%
Cuadrado de 10 m de lado
10 Deptos.
Generación de Energía:
~50.0 kW-hr al día
12
www.cie.unam.mx
Ventajas y Desventajas
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Ventajas:
De aplicación:
 No consumen combustibles fósiles
 La generación es directa, sin procesos intermedios
 No hay emisiones emitidas ni ruido: no contaminante
 No hay partes móviles: bajo mantenimiento
Tecnológicas: Es modular, de gran duración (más de 20
años), fácil adopción
Desventajas:
De aplicación: Energía generada depende del RS,
desconocimiento de su uso
Tecnológicas: Generación intermitente, requieren
13almacenamiento, Baja densidad energética,
www.cie.unam.mx
Caso de Alemania
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Fuente: www.bee-ev.de/uploads/EEG
Factores que han impulsado
Políticas de Fomento
Compromisos nacionales para reducción de
emisiones de GI
Ahorro en el costo energético a largo plazo
Creación de empleos
Carencia de recursos fósiles
Diversificación energética con programas de
apoyo a I&D+i con 800 M€
Remuneración por la venta de excedentes a
la red
14
www.cie.unam.mx
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Políticas: Caso de Alemania
ACCIONES IMPLEMENTADAS
Privilegio de las ER`s para el abastecimiento de
electricidad mejorando clima, ambiente y
sustentabilidad.
Recorte de emisiones de CO2
Ley que regula obliga la compra y remuneración de
“energía verde” por 20 años
Ley que prevé el cierre de todas las centrales
nucleares para el 2020
Aumento en el consumo de ER`s en 20% para el
2020
Tarifa de venta fue de 99c€/kWh hasta alcanzar
los 350 MW.
15
www.cie.unam.mx
Resultados
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Potencia instalada: 4,600 MW
Empresa Fotovoltaica sólida: 29 compañías con
el líder de producción mundial
Energía estimada 2007: 3.4 TWh
CO2 evitado 1.3Mt equivalentes de CO2
Actualmente la tarifa esta en un máximo de
49.21c€/kWh
Existe subvención por parte del Estado para la
adquisición de tecnología FV
16
www.cie.unam.mx
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Producción Mundial
Producción 2008: 7,910 MW
Producción 2010: 10,432 MW
17
Fuente
Revista Photon, Abril 2011
www.cie.unam.mx
Los 20 mayores fabricantes
PRODUCCIÓN Y CAPACIDAD PREVISTAS DE LOS 20
MAYORES FABRICANTES DE CELDAS (MW) 2009-2010
Producción 2009
Fabricante
Suntech Power
First Solar
Yingli Green
Energy
JA Solar
Q-Cells
Sharp
Gintech
Trina Solar Energy
Motech
Kyocera
CSI
SunPower
Neo Solar Power
Solarworld
E-Ton Solar
REC
Sanyo
Solarfun
Chint Solar
Ningbo Solar
Producción prevista 2010
Ningbo Solar
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Chint Solar
Solarfun
Sanyo
REC
E-Ton Solar
Solarworld
Neo Solar Power
SunPower
CSI
Kyocera
Motech
Trina Solar Energy
Gintech
Sharp
Q-Cells
JA Solar
Yingli Green Energy
2009
1250
1228
2010
704
1100
950
900
805
750
700
600
600
550
500
490
470
450
420
400
400
400
390
350
525
520
586
595
368
399
360
400
200
397
201
250
220
130
260
260
100
260
First Solar
Suntech Power
0
18
200
400
600
800
1000
1200
1400
www.cie.unam.mx
Algunos otros países
Fuente: A. Jager-Waldau;
PV Status Report 2007;
(2007) EUR 23018 EN
Centro de Investigación en Energía, UNAM
 ÚSA: California con su millón de techos; 101 MW
 Japón: Sunshine project; 285 MW; 11 Empresas y un
agresivo programa de I&D+i
 Comunidad europea: Alcanzó 3.0 GW instalados Ejemplo:
España con 60.5MW; 5 empresas
 China: 42 MW; 40 empresas
 Sur Korea 25 MW; 55 c€/kWh; programa de 100,000
casas y 70,000 comercios p/2012
Grandes proyectos (MW)
19
LUGAR
NOMBRE Y POTENCIA
STATUS (2007)
Portugal
Moura con 104 MW
Serpa con 11 MW
Para 2010
Operando
España
Beneixama con 20 MW
Salamanca con 13.8 MW
Operando
Operando
Alemania Juwi con 40 MW
www.cie.unam.mx
Para 2010
Consecuencia del fomento
Comportamiento del precio de venta
Centro de Investigación en Energía, UNAM
2010 $3.25
Precios en México:
Entre US$3.50 a US$5.00/W-pico;
Hasta US$8.00 promedio por W-pico instalado;
Internacional para módulos mayores de 100 W-p
$3.26 m-Si; $3.19 p-Si; $2.89 PD
Fuente: www.solarbuzz.com
20
www.cie.unam.mx
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Nichos de Aplicación: Ámbito Rural
ELECTRICIDAD ¿Para que?
ILUMINACIÓN BÁSICA
SERVICIOS COMUNITARIOS
SERVICIOS DE SALUD
COMUNICACIÓN
EDUCACIÓN A DISTANCIA
ABREVADEROS
BOMBEO DE AGUA
21
USO DOMÉSTICO
IRRIGACIÓN
AGRONEGOCIOS
www.cie.unam.mx
Proyectos en México
Electrificación rural
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Proyectos de beneficio social en zonas marginadas
Costo por Watt: $ 8.00 – 12.00 US dollar
Sistema instalado
22
www.cie.unam.mx
Fuera de la Red
Centro de Investigación en Energía, UNAM
SERVICOS COMUNITARIOS
AGUA PARA ABREVADEROS
23
EDUCACIÓN
SERVICOS DOMÉSTICO
www.cie.unam.mx
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Bombeo de agua
24
www.cie.unam.mx
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Zonas urbanas: Interconexión a la red
Política actual
Contrato de interconexión a la red bajo el esquema
de medición neta
Deducciones fiscales
Del orden de 24 MW instalados
Mexicali, BC
25
Veracruz, Ver
Generación propia de energía y
Aportación de electricidad a la red
www.cie.unam.mx
Interconexión a la red
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Generación propia de energía y
Aportación de electricidad a la red
26
www.cie.unam.mx
Potencia instalada en México
POTENCIA INSTALADA O IMPORTADA
1400
24.0 MW
POTENCIA (kW)
Centro de Investigación en Energía, UNAM
1200
1000
800
600
400
200
0
1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
AÑO
SISTEMAS GRANDES:
Walt Mart: 300 kW
Chrysler: 250 kW
27
SISTEMAS MEDIANOS
CFE: 30 kW en DF, 45 kW en Veracruz y
60 kW en Mérida
Esquina Verde: 30 kW instalado en 2004
Isla de sacrificios: 24 kW
FUENTES:
AWAKENING PV IN MEXICO; Y. Matsumoto, J. Agredano, A. SanchezJuarez and J. A. Urbano; Technical Digest of the International PVSEC-17,
Fukuoka, Japan, 2007.
Asociación Nacional de Energía Solar (3w.anes.org.mx); Asociación Mexicana
de Proveedores de Energías Renovables (3w.amper.org.mx)
INEGI, y Datos de Importación
www.cie.unam.mx
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Próximos proyectos
Gob. Edo. de Guerrero, en Acapulco: 1.0 MW
Comisión Federal de Electricidad, Sta Rosalía: 1.0 MW
Terminal Portuaria, Lázaro Cárdenas: 100.0 Kw
28
www.cie.unam.mx
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Barreras
Económicas
Bajo precio de los energéticos convencionales
Incertidumbre en los precios de la energía
Inversión inicial alta y tasa de retorno larga
Carencia de Incentivos económicos: subsidios,
créditos, fiscales
Tecnológicas
Desconocimiento de la tecnología y Carencia
de recursos humanos
Desconocimiento de la normatividad eléctrica
Regulatorias
Carencia de una legislación para el aprovechamiento
Carencia de normatividad sobre la tecnología
29
www.cie.unam.mx
Metas de aplicación
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Garantizar
la disponibilidad de energía en todos los
ámbitos que se requiera
Contribuir a la reducción de emisiones de GEI
Impulsar de manera masiva el uso de la TFV en
aplicaciones domésticas, comerciales ye industriales.
Fomentar e impulsar la formación de empresas en el
desarrollo de tecnologías basadas en ER`s
Como dato:
El 1% de usuarios domésticos de la red representan
un mercado de 544 MW que puede significar 1.0 Mt
equivalentes de CO2 evitado
30
www.cie.unam.mx
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Perspectivas para el futuro
 Costo de los sistemas F V
disminuye
 Costo de combustibles
aumenta
 La perspectiva del uso de la tecnología FV tiende a ser
competitivo económicamente en el ámbito urbano
31
www.cie.unam.mx
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Conclusiones
Los sistemas fotovoltaicos son una tecnología de
larga
duración,
confiable,
segura
y
no
contaminante que representa una alternativa
para la diversificación energética propuesta.
Los Programas de fomento y fortalecimiento a
nivel mundial permiten garantizar el éxito de la
aplicación masiva de la tecnología FV en México
México debe implementar políticas y acciones
que incluyan la TFV como una alternativa de
diversificación energética y de mitigación de GEI
32
www.cie.unam.mx
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Gracias
33
[email protected]
www.cie.unam.mx
www.cie.unam.mx