1. ENERGÍA SOLAR HOY…..¿Y MAÑANA?
AVANCES TECNOLÓGICOS ALCANZADOS, SITUACIÓN DE MERCADO Y UNA
REFLEXIÓN SOBRE EL FUTURO
Energía Solar Fotovoltaica. Producción centralizada y descentralizada.
José Herrero
Jose.herrero@ciemat.es
CIEMAT.

2. 2
¿Qué es el Mix de Generación Eléctrica?
¿Qué puede aportar el Sol?
¿Qué Recurso Solar está disponible?
¿Es la ESF una Tecnología Madura?
¿Es la ESF una Tecnología en Evolución?
¿Cómo es la ESF?
¿Es relevante la ESF en Europa?
¿Y en España qué . . ?
¿Son significativas las RES?
¿Hay Altenativas para la Aplicación de la ESF?
¿Hay posibilidades de Evolución para la ESF?
Contenido
¿Hay escenario par la alta Integración de la ESF?
¿Hay Escenario Tecnológico para la ESF?
¿Qué es necesario?
. . . . . . .
¿Hay Capacidad Industrial para la ESF?

3. 3
¿Qué es el Mix de Generación Eléctrica?ProducciónMundialdeelectricidad(TWh)
Escenario/Año
2005 Escenario base
2030
Escenario base
2050
Mapa ACT
2050
Mapa ACT
2050
Otras
renovables
Solar
Eólica
Biomasa+CSS
Biomasa
Hidráulica
Nuclear
Gas+CSS
Gas
Petróleo
Carbón+CSS
Carbón
46%
Energías Renovables

4. 4
¿Qué puede aportar el Sol?
Energía Solar Activa
• Aplicaciones solares térmicas (calor)
• Electricidad solar o fotovoltaica
• Electricidad termosolar de concentración

5. 5
PARADOJA :
La Energía Solar es la única tecnología
renovable con recurso, el Sol, suficiente
para generar electricidad en el orden de los
TWh, pero actualmente es la manera más
costosa de producción.
RETO :
Desarrollar la ESF desde una base de partida
pequeña y simultáneamente junto a otras
tecnologías ERs con capacidad de
crecimiento más rápido pero con recursos
más limitados.
¿Qué recurso solar está disponible?

6. 6
A. E. Becquerel
W.G. Adams
Albert Einstein
D.M Chapin,
C.S. Fuller,
G.L. Pearson
1839 1876
1905
1954
Efecto Fotovoltaico
Fotodetector de selenio
Efecto Fotoeléctrico
Célula de Silicio
“A New Silicon Photocell for Coverting
Solar Radiation into Electrical Power”,
J. Appl. Phys. 25, 676 (1954)
1957
Primer Módulo
ATT
¿Es la ESF una Tecnología Madura?

7. 7
Evolución de las mejores células de laboratorio
Eficiencia(%) ¿Es la ESF una Tecnología en Evolución?

8. 8
Estructura de un dispositivo fotovoltaico
Rayos solares incidentes
Contacto eléctrico frontal.
Metalización (Ni, Al,..)
Capa antireflectante
(SiOx
, TiO2
,...)
Contacto eléctrico
posterior
(Ni, Ag, Mo,.....)
Emisor/Capa ventana
(Si n+
, CdS, ....) Base/Absorbente
(Si p, CuInSe 2
, CdTe,...)
LI
D
I R
P
V
I
R
S
Módulos fotovoltaicos
Célula fotovoltaica
¿Cómo es la ESF?

9. 9
Agrupación de módulos: Campo fotovoltaico.
Elementos de aplicación: Sistema fotovoltaico (BoS)
¿Cómo es la ESF?

10. 10
Instalación aislada
Baterías
Cajas de Conexión
Campo FV
Inversor
Transformador
Consumo
Eléctrico
Baterías
Cajas de Conexión
Módulo FV
Inversor
Transformador
Consumo
Eléctrico
10 kW
< 300W
Modularidad
ESFV: Modularidad y versatilidad
¿Cómo es la ESF?

11. 11
Instalación conectada a red
Módulos FV
Inversor
Vatímetro
Distribuidor
Interconexión Consumidor/Red
3,5 kW
MW
ESFV: Modularidad y versatilidad
¿Cómo es la ESF?

12. 12
269
240
192,5
95,7
89,9
70,2
49,9 45
26,321,719,919,2
2,5 2,1 2 0,7 0,4 0,3 0,2 0,1 0,1
136,3
61,6
97,8
105,7
127,4
136,7
339,5
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Alem
ania
ItaliaBélgica
R
epública
C
hecaG
reciaBulgaria
EsloveniaEspaña
Eslovaquia
Luxem
burgo
D
inam
arcaFranciaAustria
M
alta
R
eino
UnidoPortugalC
hipreH
olandaSuecia
FinlandiaLituaniaLetoniaH
ungriaR
um
aniaIrlandaEstoniaPolonia
U
E
Wp/Habitante
Generación Eléctrica FV en EU-2012: 68,1 TWh
Capacidad instalada en EU-2012: 16.519,9 MWp
Capacidad FV instalada en Europa por habitante
¿Es relevante la ESF en Europa?

13. 13
5672250
16.672
11.895
10.535
3.065
1.338
833 424
-5541
-5495
-207
-3204
-1205
-158-43
-10.000
-5.000
0
5.000
10.000
15.000
20.000
FV
Eólica
G
as
Carbón
Biom
asa
CSP
Hidráulica
Resíduos
Nuclear
FuelO
il
O
las
y
M
areasG
eotérm
ica
DecomisionadoInstalado
MW
Capacidad de generación añadida en EU-27 en 2012
¿Es relevante la ESF en Europa?

14. 14
17538
2.707
425 404 247
3.398
152
3.840
4.244
3.415
4.492
690
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Al final del año
MW
Capacidad FV Acumulada
Capacidad FV Instalada
¿Y en España qué . . ?

15. 15
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Bélgica Bulgaria República
Checa
Francia Alemania Gracia Italia España
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Bélgica Bulgaria República Checa Francia Alemania Gracia Italia España
Media de la contribución FV al consumo de electricidad en 2012 (%)
Contribución máxima FV instantánea al consumo eléctrico en 2012 (%)
¿Y en España qué . . ?
Media anual y máxima instantánea de la
contribución FV al consumo de electricidad UE-27

16. 16
¿Son significativas las RES?
Variación semanal media del aporte de FV y eólica en Europa
(GW)
Eólica
Carga residual Fotovoltaica
Carga eléctrica
Semana

17. 17
¿Hay Altenativas para la Aplicación de la ESF?
Grandes plantas:
Con integración en la red:
40 Wp CdTe

18. 18
Coste de Reposición de Materiales en la
Construcción por dispositivos FV
Fuente:A. D. Little
0,1
Aceri-inox, vidrios
fotocrómicos,
16 €/m2
0,50
Tejas,
recubrimientos, etc
....
8,00 €/m2
0,25
Cubiertas de vidrio
o metálicas
3,9 €/m2
0,5Cubiertas asfálticas0,67 €/m2
ValorValor
aaññadidoadido
€€/Wp/Wp
instaladoinstalado
Materiales evitadosMateriales evitados
en la construccien la construccióónn
Coste delCoste del
MaterialMaterial
0,1
Aceri-inox, vidrios
fotocrómicos,
16 €/m2
0,50
Tejas,
recubrimientos, etc
....
8,00 €/m2
0,25
Cubiertas de vidrio
o metálicas
3,9 €/m2
0,5Cubiertas asfálticas0,67 €/m2
ValorValor
aaññadidoadido
€€/Wp/Wp
instaladoinstalado
Materiales evitadosMateriales evitados
en la construccien la construccióónn
Coste delCoste del
MaterialMaterial
Tejas aislantes suponen un ahorro de energía del
25% de la generación FV
BIPV
¿Hay Altenativas para la Aplicación de la ESF?

19. 19
¿Hay Altenativas para la Aplicación de la ESF?
Autoconsumo + Almacenamiento
Estrategia de eliminar picos de consumo con, almacenamiento,
uso doméstico (MW)
Producción FV almacenada Autoconsumo PV
Autoconsumo PV mediante
almacenamiento
Producción FV hacia la red
Aporte no-RES

20. 20
¿Hay posibilidades de Evolución para la ESF?
Penetración FV Prevista en el mercado Europeo hasta 2030 (MW)
Escenario con un cambio paradigmático
Escenario acelerado
Escenario base
% Contribución al MIX

21. 21
¿Hay Escenario para la Alta Integración de la ESF?
2030. Exceso máximo de Capacidad Fotovoltaica en
un escenario dirigido (MW)
> 10.000
5.000 a 10.000
2.500 a 5.000
0 a 2.500
- 2.500 a 0
- 5.000 a -2.500
- 10.000 a -5.000
< - 10.000
Leyenda

22. 22
¿Hay Escenario Tecnológico para la ESF?
LINEA BASE OBJETIVOSMétrica
2012 2015 2020
CAPEX (Sistemas > 2,5 kWp (€/WP) 1.1- 1.6 0.9-1.1 0,8-1
x-Si
(Alta eficiencia)
16-19
(20,5)
17,5-20,5
(22) >21
Lámina Delgada 8-14 12-16 14-20
HCPV 29-32 32-35 38-40
Eficiencia del Módulo (%)
LCPV 18-21 >22 >30
Vida media del inversor (años) >15 >25 >30
Potencia garantizada de salida (80%) durante (años) 25 30 >35
Eficiencia del sistema FV (%)
(para sistemas residenciales)
≈75 ≈80 ≈85
Error en la previsión de producción fotovoltaica/Error cuadrático medio (%)
8-11
Reducciones
posteriores
Reducciones
posteriores
Eficiencia para las nuevas tecnologías (% nivel de módulo) NA NA NA
Eficiencia para tecnologías emergentes (% nivel de módulo) 4-5 6-8 >10
Rendimiento estable de células solares orgánicas (años) <5 5-10 >10
Estado del Arte de la Tecnología Fotovoltaica y objetivos para
los próximos 10 años

23. 23
n.a.n.ax-m-Si, a-μ-Si
células y
módulos
Japón
(UK,USA)1Sharp
> 11.000Módulosx-m-Si células y
módulos
Korea/ Alemania
(China/Alemania)1
HanWha Q Cells
10.000912.4
Lingotes, obleas,
células, módulos
Chinajinko Solar
<5.000936
x-m-Si células y
módulos
USA
(Japón. Filipinas)1
Sun Power
9.0001.543
Lingotes, obleas,
células, módulos
y sistemas
CanadaCanadian Solar
12.8201.590
Obleas, x-Si
módulos
ChinaTrina Sola
4.0001.700
x-m-Si módulos
ChinajA Solar
> 20.0001.750
x-mSi, Lámina
delgada (a-μ-Si),
células y
módulos
China
(Alemania, Japón
USA)1
Suntech Power
6.5001.875
Módulos
CdTe
USA,
(Malasia)1
First Solar
16.0002.297
Obleas, x-m-Si
células y
módulos
ChinaYingli Green Energy
EmpleadosProducción
2012
(MW)
TecnologíasPaísCompañías
n.a.n.ax-m-Si, a-μ-Si
células y
módulos
Japón
(UK,USA)1Sharp
> 11.000Módulosx-m-Si células y
módulos
Korea/ Alemania
(China/Alemania)1
HanWha Q Cells
10.000912.4
Lingotes, obleas,
células, módulos
Chinajinko Solar
<5.000936
x-m-Si células y
módulos
USA
(Japón. Filipinas)1
Sun Power
9.0001.543
Lingotes, obleas,
células, módulos
y sistemas
CanadaCanadian Solar
12.8201.590
Obleas, x-Si
módulos
ChinaTrina Sola
4.0001.700
x-m-Si módulos
ChinajA Solar
> 20.0001.750
x-mSi, Lámina
delgada (a-μ-Si),
células y
módulos
China
(Alemania, Japón
USA)1
Suntech Power
6.5001.875
Módulos
CdTe
USA,
(Malasia)1
First Solar
16.0002.297
Obleas, x-m-Si
células y
módulos
ChinaYingli Green Energy
EmpleadosProducción
2012
(MW)
TecnologíasPaísCompañías
Principales Fabricantes FV en 2012 (MW)
¿Hay Capacidad Industrial para la ESF?

24. 24
¿Qué es necesario?
•Actuar urgentemente
•Iniciativas decididas y medidas radicales.
•Esfuerzos sostenidos
•Incrementar la coordinación entre los diferentes
agentes de la cadena de valor
Investigación – Industria – Finanzas – Política
¡Ponerse a trabajar ! Teniendo en cuenta que todo lo que ocurra . . .

25. 25
………. es siempre relativo