INSTALACIONES FOTOVOLTAICAS: LA TECNOLOGÍA EN LA … master SIH007/temes/treballs/3_LA TECN… ·...

Máster en Eficiencia energética y Sostenibilidad en Plantas Industriales y Edificación SIH007 Fotovoltaica

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INSTALACIONES

FOTOVOLTAICAS:

LA TECNOLOGÍA EN LA

PRÁCTICA

Estela Rodríguez

Alba Bellido

Manuel Pastor

Miguel Angel soria

Sheila Peñarroja

Raquel Cuesta


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ÍNDICE

1. INTRODUCCION Y FABRICACIÓN

2. MERCADO DE LA INDUSTRIA FOTOVOLTAICA

3. COMPARATIVA PRECIOS ACTUALES DE LOS COMPONENTES

3.1 PANELES

3.2 INVERSOR

3.3 ESTRUCTRA

3.4 MATERIAL ELÉCTRICO

4. ANTECEDENTES Y COMPARATIVA DE PRECIOS SEGÚN BASE S DATOS PREOC

5. ESTUDIOS COMBINADOS DE INSTALACIONES.

6. NUEVAS TECNOLOGÍAS

7. BIBLIOGRAFÍA


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1. INTRODUCCIÓN Y FABRICACIÓN

La instalación fotovoltaica de conexión a red responde al sencillo esquema de la Figura 1. El

generador fotovoltaico está formado por una serie de módulos del mismo modelo conectados

eléctricamente entre sí, y se encarga de transformar la energía del sol en energía eléctrica,

generando una corriente continua proporcional a la irradiancia solar que incide sobre ellos. Sin

embargo, no es posible inyectar directamente la energía del generador fotovoltaico en la red

eléctrica precisando ser transformada en corriente alterna para acoplarse a la misma.

Figura 1

Esta corriente se conduce al inversor que, utilizando la tecnología de potencia, la convierte en

corriente alterna a la misma frecuencia y tensión que la red eléctrica y de este modo queda

disponible para cualquier usuario.

La energía generada, medida por su correspondiente contador de salida, se venderá a la empresa

distribuidora tal y como marca el Real Decreto 1578/2008, de 26 de septiembre en su

adjudicación de la Convocatoria a la que se Prerregistra la instalación.

Asimismo, la instalación cuenta con un contador de entrada para descontar posibles consumos

de la instalación (stand-by nocturno del inversor, principalmente) De esta forma, la instalación

de conexión a red se plantea como una inversión, facturándose la energía de la instalación

fotovoltaica de forma independiente a la factura de consumo de la nave, por lo que es falsa la

creencia de que sólo se vende a la compañía eléctrica el excedente de producción.

Matriz de paneles Inversor Red eléctrica


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MATERIA PRIMA

La materia prima para la fabricación de la células fotovoltaicas más utilizadas actualmente es el

silicio.El silicio es el material más abndante en la Tierra, después del oxígeno, dado que la

combinación de ambos formas el 60% de la corteza terrestre.

El slicio utilizado actualmente en la fabricación de las células que componen los máodulos

fotovoltaicos se presenta en trs formas diferentes.

- Silicio monocristalino.Un único cristal.Igual red cristalina en todo el material y muy

pocas imperfecciones.complicado y costoso. Mayor eficiencia de conversión de luz

en energía eléctrica.

- Silicio policristalino, la red cristalina no es la misma en todo el material. Proceso

más barato con rendimientos ligeramente inferiores.

- Silicio amorfo, no hay red cristalina y se obtiene un rendimiento inferior a la

composición cristalina, pero además de su bajo coste, es muy absorvente por lo

que basta una fina capa para captar la luz solar.

Rendimientos actuales de las diferentes tecnologías de módulos solares en fase de

comercialización.


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TIPO DE SILICIO EFICIENCIA

Monocristalino 14-18%

Policristalino 12-14%

Amorfo <10%

Actuamente existen otras trecnologías o procesos de aceptable rendimiento no todas basadas

en el silicio, que se encuentran en fase de desarrollo en laboratorio o iniciando su fabricación

en pequeñas plantas. Es el caso del Teluro de cadmio, Arsenio de galio, células bifaciales

El sector fotovoltaico se caracteriza por una larga cadena de actividades desde la extracción de

la materia prima (silicio) hasta la explotación de la instalación de producción.

Existen distintos procesos productivos , basados tanto en el polisilicio como en otros

materiales.

El proceso más común (ASIF 2008)

Cadena de valor de la industria solar fotovoltaica. ASIF


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Fabricacion de un lingote

Fabricacion de un lingote

El proceso se inicia con la extracción del silicio metalúrgico desde su matera prima, la harina de

sílice.Este material se purifica para producir un silicio metálico con propiedades

semiconductoras.El proceso continua con la producción de lingotes que se cortan en capas

finas u obleas.

El precio de los lingotes puede rondar los 97 euros por kilo.

El proceso (monocristalino o policristalino) y el tamaño del lingote son factores críticos para

determinar la cantidad de energía pproducida por cada oblea una vez trasnformada en célula.

Las obleas son sometidas a varios tratamientos químicos e impresión para trasnformarlas en

células. Un módulo está compuesto de células.

Una instalación solar fotovoltaica se compone de muchos otros elementos además de los

módulos.

Estos elementos pueden constituir un 40% de los costes totales de la instalación..

2. MERCADO DE LA INDUSTRIA FOTOVOLTAICA

La industria solar es una industria global. Actualmente el negocio de fabricación de polisilicio

está controlado, en su mayor medida por grandes grupos empresariales que además de

suministrar al sector fotovoltaico, también proveen al sector de los semiconductores.

La escala mínima eficiente para este negocio se sitúa entre 125 y 250 MWp equivalentes de

polisilicio, lo que ha resultado que la industria de fabricación haya estado desconectada de la

producción de polisilicio.


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Según avanzamos por la cadena de valor, la industria del polisilicio se va fragmentando

progresivamente.

La estructura del mercado de lingotes y obleas está transformándose rápidamente con el

crecimiento de las dimensiones de las células.

La tendencia hacia células de mayor tamaño y menor espesor implica una creciente necesidad

de inversión para adptar el proceso productivo y así consolidad del sector.

El sector de la fabricación de células , tiende a diversificarse, ya que la escala óptima para la

fabricación de células se ha mantenido estable al mismo tiempo que se producía un

crecimiento significativo de la demanda.

Las instalaciones más avanzadas tiene capacidades de producción que se sitúan entre 40 y 60

MWp/año, pero el negocio de fabricación de módulos ha tenido una escala óptima muy inferior

entre 3 y 10 MWp/año.(datos referidos por ASIF 2008)

La base industrial local española se ha centrado en la fabricación de células y módulos, a

excepción de Isofotón, empresa que también está activa en lña fabricasción de obleas.

La industria española, está inmersa en un proceso de integración verticalcompleta, para poder

reducir la depedencia del exterior a través de proyectos empresariales en la producción de

silicio.

Esta integración dará mayor estabilidad de las compañías españolas ante posibles escenarios

futuros de precios de polisilicio.

Actividad empresarial desarrollada en España según ASIF 2009


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En España el apoyo normativo ha permitido dar un salto cualitativo durante los últimos años, en

2008 se pusieron 2661 MW, más los 692 MW en años anteriores (datos ASIF)

Este crecimiento ha posibilitado el desarrollo sostenido de la industria nacional.


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• DEMANDA DE POLISILICIO

En el 2003, debido a la demanda del mercado alemán, los precios de este material, básico para

los generadores solares experimentaron na fuerte subida. Esto propició a que entraran nuevos

empresas decidieran entrar el sector , así como las existentes incrementaron su capacidad de

fabricación. Entonces se abastecía del polisilicio que sobraba después que se hubiera cubierto

la demanda de la industria electrónica, en el 2008 la mayor parte de la materia prima se destinó

a la producción de paneles solares.

Distribución de la demanda global de polisilicio 2008 ( Photon internacional)

Y este segmento, sigue estando concentrado por los cinco primeros fabricantes, que controlan

más de un 50%, de la producción global.


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Mercado mundial de polisilicio según datos 2010 ASIF.

La bajada del polisilicio, obliga a la industria a a renegociación de contratos de suministro del

polisilicio a lrga plazo, ya que sus precios eran superiores a los de contado y por tato no eran

competitivos.

Hasta el 2008, los precios se multilicaron por cuatro, en contratos de suministro a largo plazo y

por diez en el mercado de pago al contado.

A finales del 2008, hay un descenso progresivo.


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Evolucion del precio del polisilico en el mercado al contado.

La caída del precio, debido al incremento de la oferta y a la bajada de la demanda, tras la

temporada de verano del 2008, esto spone un descenso gande de preciosen toda la cadena de

valor industrial solar.

Otros factores que inciden en tendencia a la baja como la llegada de nuevas tecnologías

solares (silicio metalúrgico purificado o las células de capa delgada) o las mejoras de todos los

procesos que están aplicándose gracias a la investigación y desarrollo.


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Aumentando vertiginosamente desde 2008, vemos que la unión Europea ha ganado terreno

afianzándose como líder en el año 2010.


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• PRODUCCIÓN DE CÉLULAS Y MÓDULOS

El incremento de la disponibilidad de polisilicio permitió, un crecimiento de la producción de

células y módulos del orden del 80%, un ratio impresionante , pero inferior al ritmo de

crecimiento de las instalaciones de producción de electricidad.

La diferencia entre uno otro dato se explica por la existencia de importantes stocks

remanentes de 2007, por la rotura de células durante la integración en módulos, por el período

de tiempo que requiere la comercialización de los equipos y por el frenazo de la demanda a

partir de verano, que obligó a disminuir o parar la produción en numerosas factorías.


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El desarrollo ha permitido a la industria nacional situarse al frente de los países más

desarrollados dentro del sector y ocupar la primera plaza a nivel mundial en potencia instalada

anual en 2008 y la segunda anivel europeo y la sexta a nivel mundial en capacidad de

fabricación de células, contribuyebdo a que Europa en el mercado de células tenga el 27 % del

total mundial. ( según Barclays Capital 2008).

Por regiones, el Sudeste asiático mantuvo liderazco, China y EE UU aumentaro su cuota de

mercado a costa de Japón, Europa se mantuvo.

Dentro del territorio Europeo Alemania perdió peso, por el crecimiento de la industria en

España.


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A nivel mundial, en el 2007 hubo un incremento de la industria China, que superó a Japón,

aumetando la ventaja en 2008.

En España el empùje de las empresas faricantes ha permitido incrementar la capacidad de

producción de móduos desde los 30MWp/año en 2001 hasta los más de 500 MWp/año

reportados en la actuqalidad.

Este crecimiento en capacidad productiva viene también acompañado por una integración,

buscando la independencia de fabricantes internacionales de polisilicio y lingotes; lo que

permitirá en el futuro retener una mayor proporción de la creación de riqueza en nuestro país y

mejorar la competitividad de nuestras compañías.


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Por cuota de mercado, la preponderancia del Sudeste asiático está cerca del 70% global, con

la China continental cubriendo el 50% de la demanda. China gha identificado el potencial de

una de las tecnologías de referencia de los próximos años en todo el mundo.

La mayor parte de las empresas están ejecutando o planificando inversiones para duplicar la

capacidad a corto plazo.

Los principales fabricantes que han contribuido al crecimiento de la capacidad de producción

de módulos son los siguientes: Isofoton, BP solar, Atersa, Gamea Solar,Siliken, Grupo Solar,

Guascor, Solaria, Instalaciones Pevafersa, Ensol y Vidursolar.

Los principales en electrónica son :Atersa, Ingeteam y Enertron.

Las empresas Chinas, experimentaron un fuerte crecimiento, la norteamericana First Solar, fue

la que dio el mayor salto, a la segundaposición, el líder para la alemana Q-Cells.


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En el reparto de la cuota mundial según los fabricanes, la norteamericana First-Solar con

tecnología (cd-Te) se alza con el primer puesto.

EL mercado productor de cálulas ha cabiado en cuantos a sus principales actores pero no en

cuanto al área geográfica de referencia.

Capacidad e producción de los máodlos de silicio cristalino supera los 19100 MWp, añadiendo

la producción de los de capa delgada, menos el 14% qe no se basa en el silicio supera los

24000MWp, el doble de la capacida de produción del polisilicio en 2010.


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El sudeste asiático es dominante.

El futuro de la energía solar fotovoltaica, depende del desarrollo continuo en todos los

elementos de una instalación fotovoltaica. Esto avances se han conseguido bajo la presión

competitiva que el modelo de “Feed-in- tariff”, aplica a todos los elementos de la cadena de

valor.

En los últimos años, la presión de reducción de costes se ha concentrado sobre los fabricantes

de máodulos. Esta presión ha sido tanto en precio como en garantía de entrega.

La escasez de polisilicio , obligó a los fabricantes a firmar acuerdos a largo plazo con sus

proveedores a precios elevados, aunque en la actualidad la escasez de silicio ha sido temporal,

por tanto no es un condicionante para elevar lso precios.

Esto ha creado una dinámica de eficiencia en el uso del polisilicio que a provocado una bajada

en el consumo de dicha materia, desde 16-20 g/Wp hasta 8-10 g/Wp (según Epia, Greenpeace

2008). Este fenómeno se ha reflejado favorablemente en los márgenes del sector general y en

su capacidad de invertir para mejorar más los costes. Dado que el mercado de paneles es

global, estos ahorros ha impactado directamente en el mercado español.


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A continuación la evolución del uso del silicio y el espesor de las obleas. ( según Solar

Generation V-2008 Greenpeace-Epia)

En el ámbito de la tecnologías en fase puramente comercial, el rendimiento que alcanzan las

células es ascendente.

Mientras se incrementa la eficiencia, la cantidad de silicio necesario para producir unWp se

reduce al orden del 5%, consiguiedo así importantes ahorros.

El crecimiento constante y la gran variedad de tipo de células o de materiales, hacen que sea el

sector más activo del mundo.


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3. COMPARATIVA PRECIOS ACTUALES DE LOS COMPONENTES

3.1 PANELES

A la hora de diseñar una instalación fotovoltaica, los paneles fotovoltaicos son una parte muy

importante, pues de su elección dependerá la potencia a instalar, la estructura, la

configuración del inversor y la sección del cableado de la instalación entre otros. Es por ello

que en este apartado se analizará qué características son importantes a la hora de elegir un

panel u otro y no se analizarán el funcionamiento ni la procedencia de los materiales del panel

fotovoltaico, pues son objeto de otros trabajos.

La característica principal que diferencia un panel de otro es el tipo de célula que utiliza.

Entre los paneles fotovoltaicos más comerciales se encuentran:

- Silicio monocristalino

- Silico policristalino

- Capa fina de silicio amorfo o tàndem

Cada uno de ellos posee una serie de características en las que se basan a la hora de diseñar

una instalación según los requerimientos de la misma. Por ejemplo, a continuación se describe

las principales características que los diferencia del resto.


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• Paneles de silicio monocristalino

Tienen eficiencias que rondan el 14-18%, por lo tanto se necesita menos

superficie para instalarlos, aunque este tipo de paneles sean más costosos.

• Paneles policristalinos

Tienen eficiencias que rondan el 12-14% y aunque son más baratos que

los anteriores tienen bajo rendimiento en condiciones de iluminación bajas.

• Paneles de silicio amorfo

Aunque tienen la particularidad de producir energía con radiación difusa

baja, los rendimientos de los mismos oscila entre el 4-10% y su vida útil es

más corta que los dos paneles anteriores. Una de la gran ventaja de este

tipo de panel es su gran versatilidad, ya que se puede encontrar en células

flexibles, vidrios semitransparentes y paneles muy finos que los hacen

especialmente recomendables para integraciones arquitectónicas, entre

otros.


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CARACTERÍSITICAS QUE AFECTAN AL PRECIO DEL PANEL

Los factores que influyen en el precio del panel fotovoltaico, son:

- En primer lugar, el tipo de célula en el que se basan, unas tecnologías están más

desarrolladas que otras a la hora de la obtención de las materias primas y del proceso

de fabricación de los módulos.

- Una vez comparamos el precio de los módulos para un mismo tipo de célula, un factor

a tener en cuenta será la eficiencia del mismo, que afecta a la superficie que ocupa.

- Finalmente, las características constructivas del mismo: tipo de conexiones, acabados

superficiales, etc.

En este sentido, no se han tenido en cuenta las características eléctricas del panel, que

pueden influir si hay un tipo de inversor fijado para la instalación.

COSTES DE PANELES FOTOVOLTAICOS

Como se ha comentado anteriormente, en el precio de un panel influyen multitud de factores. A

continuación se presentan unas tablas en las que se han recopilado preciós de proveedores de

varios tipos de paneles con las características de los mismos de diferentes años.


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AÑOMarca

panel

Modelo

paneltipo célula

área panel

(m2)Wp

Eficiencia

(%)

Precio/pan

el (€)

precio

(€/Wp)

2004 ISOFOTON I-100 monocristalina 0,86 100 11,67 319,63 3,20








2005 Schott RWE ASE-165policristalino 1,31 165 12,57 588,06 3,56

2005 Schott RWE ASE 275policristalino 2,14 275 12,85 980,00 3,56




2006 Scheuten 195S195S policristalino 1,43 195 13,64 756,60 3,88

2007 TRINA SOLARTSM180 monocristalina 1,28 180 14,06 591,00 3,28



2007 Schott ASE 160 policristalino 1,31 155 11,83 543,12 3,50

2007 Kaneka GEA60 Capa fina 0,95 60 6,32 156,60 2,61

2008 TRINA SOLARTSM180 monocristalina 1,28 180 14,06 558,00 3,10



2008 Schott ASE 160 policristalino 1,31 155 11,83 544,05 3,51

2008 Kaneka GEA60 Capa fina 0,95 60 6,32 141,00 2,35

2008 Scheuten 180S policristalino 1,43 195 13,64 702,00 3,60

2008 galaxy bh180m monocristalina 1,28 180 14,06 594,00 3,30

2008 first Solar FS 270 capa fina (CdS/CdTe) 0,72 70 9,72 170,10 2,43

2008 Solarword SW215 policristalino 1,67 215 12,87 709,50 3,30

2009 Solaria S6P230 policristalino 1,65 230 13,90 414,00 1,80



2011 SANYO HIT 210NHE5 monocristalina 1,26 210 16,66 567,11 2,70

2011 kaneka U EA110 capa fina 1,22 110 9,02 178,37 1,62

2011 kaneka GEA60 capa fina 0,95 60 6,31 78,58 1,31

2011 Suntech STP 190 policristalino 1,40 190 13,61 319,94 1,68

2011 KYOCERA KD205GHT policristalino 1,49 205 13,80 436,93 2,13

2011 REC RSP215 policristalino 1,65 215 13,03 390,54 1,82

2011 YOCASOL PCB195 policristalino 1,46 195 13,38 389,16 2,00

2011 JMP 120-M6-G policristalino 0,96 120 12,52 269,42 2,25

2011 SANYO HIP 220HDE monocristalina 1,39 220 15,87 594,12 2,70

2011 SM SM136A amorfo 0,29 12 4,17 86,47 7,21

2011 Flexicell FLX MO100 capa fina-imperm 4,39 101 2,30 467,93 4,63

2011 T-solar ts95 a-si:H 1,43 84 5,87 230,95 2,75

2011 atersa A230 monocristalina 1,63 230 14,11 356,00 1,55

2011 Suntech STP 225 policristalino 1,57 225 14,33 348,75 1,55

2011 Sanyo HIT 190NE monocristalina 1,18 190 16,11 513,10 2,70

2011 Unisolar unisol 20S capa fina (a:Si en tándem)0,79 30 3,79 62,90 2,10

A continuación, vamos a analizar la tabla anterior, desglosándola.

En primer lugar, haremos una comparación de los precios actuales de los paneles para cada

tipo de célula. La comparativa se realizará utilizando el precio por Wp del panel (€/Wp), que es

la referencia habitual para los instaladores y es una buena medida para poder comparar

distintos paneles.


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• SILICIO MONOCRISTALINO:

En la siguiente gráfica se muestra los precios de varios tipos de paneles en el año 2011:

Dada la gran variación de precio de un panel a otro, en la siguiente gráfica se analiza el precio

del panel con la eficiencia del mismo:

En el eje de la derecha se representa la eficiencia de los paneles, de tal manera que se puede

observar que la gran variación de precio en esta tipología de paneles es debido a la eficiencia

de las células que los componen, ya que a menor eficiencia menor coste del panel.


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• SILICIO POLICRISTALINO

En cuanto a los paneles de silicio policristalino se dispone de la siguiente gráfica:

Se hace lo mismo que en el apartado anterior para observar la relación entre la eficiencia del

panel y su precio:

Como se observa en la gráfica, y al igual que sucede para los monocristalinos, ambas líneas

siguen la misma tendencia a excepción de los dos últimos puntos, que se explican, según los

proveedores, por ser paneles descatalogados en la actualiadad, y que el proveedor quiere

vender para quitárselos del almacén.


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• CAPA FINA

En la siguiente gráfica, a la hora de calcular las medias, se han hecho comparándose los

precios para el mismo tipo de módulo ya que se han obtenidos precios de tres tipos de

módulos:

- Paneles fotovoltaicos

- Células fotovoltaicas adheridas a la lámina de impermeabilización

- Paneles fotovoltaicos para integración que tienen la cara trasera con vidrio, de manera

que deja pasar la luz a través de él.

En cuanto a la relación entre precio y eficiencia de los paneles se ha obtenido la siguiente

gráfica:


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El punto discordante en esta gráfica se tiene en las células fotovoltaicas para

impermeabilización de cubiertas, ya que tenemos que tener en cuenta que este tipo de panel

es más caro porque incluye esta lámina de impermeabilización.

EVOLUCIÓN DE PRECIOS DE LOS PANELES FOTOVOLTAICOS

En este punto se quiere obtener cuál ha sido la tendencia de los precios en los últimos años

para los diferentes tipos de módulos.

Para ello se ha hecho una media de los precios de los paneles para un mismo año y se ha

comparado con años anteriores.

• MONOCRISTALINOS

En la siguiente gràfica se observa la evolución de los monocristalinos con su tendència a la

baja en los útlimos años.


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• SILICIO POLICRISTALINO

Al igual que en el caso anterior, el precio de los paneles bajó significativamente entre 2008 y

2009 para volver a subir muy poco en 2011:

• CAPA FINA

En este caso se disponen de pocos datos, pero se puede observar la caída de precios

acentuada debido al gran desarrollo que ha tenido esta tecnología en los últimos años.


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OBSERVACIONES EN LAS VARIACIONES DE PRECIOS

Viendo, a rasgos generales, las tendencias de los precios de los módulos fotovoltaicos en los

últimos años se observa que éstos han caído considerablement . Las causas son diversas:

- Tecnologías de producción más desarrolladas.

- Materia prima necesaria para la elaboración procedente de fuentes más cercanas a la

fábrica de producción.

Aunque los dos primeros puntos afectan bastante al precio de los paneles en la tendencia

mundial, el cambio en la legislación fotovoltaica en España en el 2008 tuvo una gran

repercusión en la caída de preciós de los paneles entre los años 2008 y 2009.


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A nivel mundial, la curva del precio medio de módulos fotovoltaicos ha seguido la misma

tendencia que la que se ha analizado anteriormente con los precios obtenidos.

1 Fuente: ASIF

En la gràfica anterior publicada en un articulo de ASIF, se observa la tendecia a la bajada de

los preciós de los módulos fotovoltaicos.

Aunque no sabemos a ciencia cierta el coste de producción de un panel fotovoltaico debido a

la hemeticidad que hay en este tema, el hecho de que los fabricantes bajaran prácticamente a

la mitad el precio de los paneles en España, en cuestión de un año, nos da una ligera idea del

beneficio que han tenido las empresas de fabricación de módulos durante un periodo de

tiempo, ya que aunque sí ha bajado el coste de producción del panel por los avances

tecnológicos, se podia preveer una bajada escalonada de precios, pero no la brusquedat con

que bajó.

FABRICANTES DE PANELES


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La industria fotovoltaica es bastante extensa a nivel mundial, pero hay unas que destacan por

encima de todo en el mercado fotovoltaico. La lista de los diez principales fabricantes del año

2009 según la publicación especializada Photon International es la siguiente:

Posición Empresa Producción anual

1. First Solar 1.100,0 MW

2. De Suntech 704,0 MW

3. Sharp 595,0 MW

4. Q-Cells 586,0 MW

5. Yingli 525,3 MW

6. JA Solar 520,0 MW

7. Kyocera 400,0 MW

8. Trina Solar 399,0 MW

9. SunPower 397,0 MW

10. Gintech 368,0 MW

La producción total anual del año 2009 fue de 12.3 GW y estas 10 empresas fabricaron el 45%

de este total.

Además, se pueden citar como empresas importantes en el sector a nivel mundial:

• Ascent Solar Tucson , Arizona, EE.UU.

• Anwell Solar , Hong Kong, China Anwell solar de Hong Kong, China

• DayStar Technologies, Inc. , Santa Clara, California, US Tecnologías DayStar, Inc. , de

Santa Clara, California, EE.UU.

• GH Solar Leuven , Belgium GH Solar Lovaina, Bélgica

• Global Solar , Tucson, Arizona, US Global Solar Tucson, Arizona, EE.UU.

• GreenSun Energy , Jerusalem, Israel Energía GreenSun , Jerusalén, Israel

• HelioVolt , Austin, Texas, US Heliovolt , Austin, Texas, EE.UU.

• International Solar Electric Technology , Chatsworth, California, US Internacional de

Tecnología Solar Electric , Chatsworth, California, EE.UU.

• Isofotón , Malaga, Spain Isofotón , Málaga, España

• Konarka Technologies, Inc. , Lowell, Massachusetts, US Tecnologías Konarka, Inc. ,

Lowell, Massachusetts, EE.UU.

• LDK Solar , Xinyu, China LDK Solar Xinyu, China


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• Miasolé , California, US Miasole , California, EE.UU.

• Mitsubishi Electric , Tokyo, Japan Mitsubishi Electric Tokio, Japón

• Moser Baer Photovoltaic , Delhi , India Moser Baer fotovoltaica, Nueva Delhi , India

• Nanosolar , San José, California, US Nanosolar en San José, California, EE.UU.

• PowerFilm, Inc. , Ames, Iowa, US PowerFilm, Inc. , Ames, Iowa, EE.UU.

• Pyron Solar , San Diego, California, US Solar Pyron , San Diego, California, EE.UU.

• Renewable Energy Corporation , Norway Corporación de Energía Renovable , Noruega

• Schott Solar , Germany Schott Solar , Alemania

• Signet Solar , California, US Signet Solar , California, EE.UU.

• SolarWorld , Bonn, Germany SolarWorld , Bonn, Alemania

• Solimpeks , Munich, Germany Solimpeks , Munich, Alemania

• Spectrolab, Inc. , Sylmar, California, US Spectrolab, Inc. , Sylmar, California, EE.UU.

• SunEdison SunEdison

• Sunetric , Hawaii, US Sunetric , Hawai, EE.UU.

• Suniva , Norcross, Georgia, US Suniva , Norcross, Georgia, EE.UU.

• Sun Power Corporation , San Jose, US Power Corporation dom , San José, EE.UU.

• Topray Solar , China Topray solar , China

Dentro del ámbito nacional, entre las empresas que lideran nuestro mercado están:

• Aleo Solar , Santa María de Palautordera, Barcelona

• ATERSA , Madrid

• Cuantum Solar , Burgos

• Heliene , Guixeres, Badalona

• IATSO, Ibi, Alicante

• Solinker-Uni Solar , Las Rozas, Madrid

3.2 INVERSORES


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El inversor tiene la función de transformar la energía eléctrica de corriente continua (CC),

producida por los paneles solares, en corriente alterna (AC) bien monofásica (230V) o trifásica

(400V), con una eficiencia comprendida entre el 95-98% y optimizando el rendimiento de la

planta en función de la insolación, buscando el punto de operación de la curva del generado

con la máxima potencia para la instalación MPP.

Frente a situaciones particulares el inversor actúa, por lo general de la siguiente manera:

- Fallo en la red eléctrica. En el caso de que se interrumpa el suministro en la red

eléctrica, el inversor se encuentra en situación de circuito abierto, en este caso el

inversor se desconecta por completo y espera que se restablezca la tensión en la red

para iniciar de nuevo su funcionamiento.

- Tensión fuera de rango: Si la tensión de red se encuentra fuera del rango de trabajo

aceptable, tanto si es superior como si es inferior, el inversor interrumpe su

funcionamiento hasta que dicha tensión vuelva a encontrarse dentro del rango

admisible.

- Frecuencia fuera de límites: Si la frecuencia de la red está fuera de los límites de

trabajo el inversor se para inmediatamente pues esto indicaría que la red es inestable

o está en modo isla.

- Temperatura elevada: El inversor dispone de un sistema de refrigeración por

convección. Está calculado para un rango de temperaturas determinado. En el caso

de que la temperatura ambiente se incremente excesivamente o accidentalmente se

tapen los canales de ventilación, el equipo seguirá funcionando pero reducirá la

potencia de trabajo a fin de no sobrepasar internamente la temperatura máxima.

- Tensión del generador fotovoltaico baja: En este caso, el inversor no puede funcionar.

Es la situación en la que se encuentra durante la noche, en días muy nublados o si se

desconecta el generador solar.

- Intensidad de generador fotovoltaico insuficiente: Los generadores fotovoltaicos

alcanzan el nivel de tensión de trabajo a partir de un valor de radiación solar muy bajo

(de 2 a 8mW/cm²). Cuando el inversor detecta que se dispone de tensión suficiente

para iniciar el funcionamiento, el sistema se pone en marcha solicitando potencia del

generador fotovoltaico. Si el generador no dispone de suficiente potencia debido a que

la radiación solar es muy baja, el valor de intensidad mínima de funcionamiento no se

verifica, lo que genera una orden de parada del equipo. Y posteriormente se inicia un

nuevo intento de conexión.

Por otra parte, podemos clasificar los inversores en función del tipo de planta fotovoltaica, que

se desea instalar, en:


36

1. Inversor central: se compone de un único inversor al que se conectan todos los

módulos (paneles solares), pudiendo alcanzar potencias nominales de 1 kW. a 1 MW.

Las ventajas de este tipo de instalación son:

- Estructura robusta

- Permiten alcanzar potencias nominales elevadas

- Predominio de las conexiones es en serie

- Fácil alojamiento de las derivaciones de sobretensión en la caja de conexión

del generador (CCG)

NO obstante, son convenientes para instalaciones con módulos de bajas tolerancias de

potenciay con iguales condiciones de radiación para todo el campo sin sombras

parciales, ya que si se interconecta en la CCG cadenas de diferentes potencias el MPP

(Maximum Power Point o Punto de Máxima Potencia) no puede tener en cuenta las

diferentes características de las cadenas, disminuyendo así el rendimiento del inversor.

2. Inversor de cadena: se utiliza para la conexión en serie de varias hileras de módulos

solares eléctricos.

- Se obtiene un rendimiento superior al del tipo inversor central, ya que el MPP

es individual por cadena, siendo útil para cadenas de módulos diferentes

insolaciones (orientación, sombreado e inclinación)

- Se puede prescindir de la CCG

- La instalación esta descentralizada de los inversores.


37

3. Inversor multicadena: son una mezcla de los inversores centrales, por el lado de la

alimentación, y varios inversores de cadena por el lado del generador.

- Diseñados para cadenas de diferentes características y diferentes módulos por

cadena.

- Mayor rendimiento que el inversor central porque el MMP es independiente

para cada cadena y cada inversor puede tener entre 2 y 3 cadenas.


38

4. Inversor de módulo: cada inversor está conectado a uno o dos módulos, adaptándose

a éste.

- Permiten grandes tolerancias de potencia y tensiones de seguridad.


39

COMPARATIVA DE INVERSORES:

A continuación realizaremos una comparativa entre diferentes inversores, con el fin de poder

valorar económicamente la repercusión que tiene el propio inversor dentro de la instalación

fotovoltaica.

INGECON SUN10

INGECON SUN100

AC Danfoss Salicru

EQUINOX OMRON

SIEL-SOLEIL

MASTERVOLT

SUNMASTER

SOLARWORLD

serie C

SOLARWORLD

serie C

TRIPLELYNX EQX1000 KP100G-0D-XX

XS6500 SOLARMAX20 SOLARMAX100

POTENCIA nominal (kW)

10 100 10 10 10 100 5 20 100

Nº 10 1 10 10 10 1 20 5 1

Max Tension (Vdc)

900 900 700 800 800 700 700 900 900

Corriente Max. (A)

19 172 24 13 13 203 25 31 459

Eficiencia max 94% 96% 98% 97% 96,50% 96,30% 95,50% 96% 96%

Consumo nocturno(W)

0 0 1 7 5 56 5 7 7

Peso (Kg) 192 1162 35 35 35 980 15 275 2600

Temperatura ambiente

-10ºC -10ºC -25ºC -25ºC -20ºC -20ºC -20ºC -20ºC -20ºC

+65ºC +65ºC +60ºC +50ºC +55ºC +50ºC +60ºC +40ºC +40ºC

Hr 95% 95% 95% 95% 95% 95 95% 98% 98%

PRECIO 5437,00 28705,00 3183,00 2973,00 2226,00 25832,00 2108,00 9982.56 32658,00

PRECIO TOTAL (100kW)

54376,00 28705,00 31830,00 29730,00 22260,00 25832,00 42168,00 49912 32658,00

PRECIO MEDIO 35274,55

€/Wp 0,35


40

En cuanto a la fiabilidad y el coste del inversor son dos criterios de diseño. Mayor eficiencia

puede reducir las fluctuaciones del ciclo de carga la temperatura, mejorando así la fiabilidad,

por lo tanto, estas directrices se correlacionan. El uso del módulo también mejorar la fiabilidad.

3.3 ESTRUCTURA ESTRUCTURA SOPORTE DEL CAPTADOR:

La disposición en la que se colocan los paneles solares respecto a los rayos solares, afecta en

la incidencia de estos respecto a los módulos fotovoltaicos y por tanto a la radiación solar

captada. Idealmente se necesitaría que los rayos solares incidieran perpendicularmente, en la

práctica existen factores que hacen que esto no sea viable puesto que en las instalaciones se

tiene que llegar a un compromiso entre el coste y la eficiencia de la planta.

Para la elección de la estructura debemos tener en cuenta:

- Cargas

- Materiales en el mercado

- Mecanización de la estructura: fija o móvil mediante seguidores.


41

1. Cargas: las cargas que recaen sobre la estructura son diversas, influyendo en el diseño

estructural; para ello debemos tener en cuenta:

- Peso de los módulos solares que debe soportar.

- Sobrecarga de nieve y viento. Principales factores a la hora de fijar la estructura.

- Cargas sísmicas.

- Tensión máxima y flecha máxima

- Puntos de apoyo

- Situación de la instalación fotovoltaica (sobre superficie plana inclinada o no, o huerto

solar)

2. Materiales en el mercado : en la actualidad las estructuras pueden ser de acero inoxidable,

acero galvanizado o aluminio; las ventajas y desventajas de cada uno de ellos son:

- ACERO INOXIDABLE: Es apropiado para ambientes muy corrosivos, siendo de

mayor calidad y periodo de vida aunque presenta un elevado coste. Prácticamente su

uso se limita a la tornillería.

- ACERO GALVANIZADO: Ofrece buena protección frente a los agentes corrosivos

externos, con la ventaja de que el zinc es compatible químicamente con el mortero de

cal y de cemento, una vez están secos

- ALUMINIO ANODIZADO: es más económico y a la vez ofrece ligereza y buenas

resistencias, aunque menores que el acero. Para conseguir la misma resistencia

estructural en aluminio hay que sobredimensionar estructura, por tanto teniendo en

cuenta el aumento de volumen, también aumenta el peso.

Los aceros son materiales con alta resistencia mecánica al someterlos a esfuerzos de tracción

y/o compresión. Así pues las resistencias mecánicas de los materiales antes comentados son

las siguientes:

ACERO INOX: 95kg/mm2 ACERO GALV: 50 kg/mm2 ALUM. ANODIZADO:

20kg/mm2

Por otra parte, si las estructuras van a tener alguna soldadura deberemos tener en cuenta que

soldar acero es más fácil que aluminio e infinitamente más fácil que acero inoxidable. El acero

se puede soldar mediante cordón perimetral con electrodos, mientras que el aluminio se

necesita una atmósfera inerte para que no reaccione con el oxígeno durante la soldadura.

(soldadura TIG).


42

3. Mecanización de la estructura: fija o móvil medi ante seguidores: Existen dos tipos

diferenciados de soportes para los paneles:

• Estructura fija: Su forma es triangular y el ángulo respecto al suelo depende de la

ubicación geografía de la instalación, para conseguir generar la máxima energía

posible y que se reflejen los menos rayos solares. Dicho ángulo se determina mediante

la siguiente ecuación:

Ángulo óptimo= 3,7 + 0,69·Latitud

Aunque este ángulo también se puede variar de forma estacional consiguiendo

optimizar la captación durante el año.

• Seguidores solares: Para mejorar el rendimiento, las instalaciones más grandes son

equipadas con motores eléctricos para seguir al sol. La superficie del módulo sigue la

posición del sol durante el transcurso del día. En comparación con una instalación

orientada de forma fija hacia el sur, esta variante puede aumentar la recolección anual

en un 30% en nuestras latitudes. El montaje con inclinación del poste de las

instalaciones solares con seguimiento permite la selección del mejor lugar posible.

Los seguidores solares buscan la posición óptima de los paneles respecto a los rayos

solares y en función de las partes móviles que tienen y de la disposición de los paneles

sobre ellos, se distinguen los siguientes tipos:

- Dos ejes: la superficie gira sobre un eje vertical siguiendo al sol y sobre un eje

horizontal buscando el ángulo óptimo de incidencia, manteniéndose

perpendicular al sol.

- Un eje polar: La superficie gira sobre un eje orientado al sur e inclinado un

ángulo igual a la latitud, el giro se ajusta para que la normal a la superficie

coincida en todo momento con el meridiano terrestre que contiene al Sol. La

velocidad de giro es de 15° por hora, como la del r eloj.

- Un eje azimutal: La superficie gira sobre un eje vertical, el ángulo de la

superficie es constante e igual a la latitud. El giro se ajusta para que la normal

a la superficie coincida en todo momento con el meridiano local que contiene al

Sol. La velocidad de giro es variable a lo largo del día.

- Un eje horizontal: La superficie gira en un eje horizontal y orientado en

dirección norte-sur o este-oeste. El giro se ajusta para que la normal a la

superficie


43

En la tabla siguiente se muestran los resultados anuales de esta comparativa de seguidores,

comparando los datos teóricos de cada uno de los sistemas con una estructura fija


44

Por otra parte, el seguimiento se podrá realizar por distintos métodos:

- Seguimiento por sensores. Fotosensores que se valen de la radiación solar

para detectar su posición. Presentan problemas cuando se produce el

ocultamiento del sol por nubes, empleando un tiempo para la recuperación de

la puntería cuando el sol reaparece. Se contempla su uso sobre todo para

instalaciones de pequeña envergadura.

- Seguimiento por reloj solar. Las desviaciones de la diferencia media de tiempo

de 24 h entre dos culminaciones del sol surgen del hecho de que la velocidad

angular de la tierra alrededor del sol no es absolutamente regular.

- Seguimiento por coordenadas calculadas. En este sistema de seguimiento se

sigue la posición del sol mediante el cálculo de sus coordenadas astronómicas

y no precisa, por tanto, de la presencia física de los rayos solares. Esta

circunstancia hace a los sistemas de coordenadas inmunes a los nublados y a

otras circunstancias que pueden producir errores de puntería en un fotosensor,

como sucede por ejemplo con los destellos.

VALORACION ECONOMICA ESTRUCTURA:

Tras lo comentado anteriormente, debemos tener en cuenta ciertos aspectos a la hora de

poder valorar el capítulo de la estructura sobre la que se colocarán los módulos fotovoltaicos

(cargas, materiales y mecanización). Las diferentes variantes existentes dentro del mercado

estructural, además de las características propias de la instalación hacen muy complicado una

valoración exacta de ésta. Por lo consiguiente se han adoptado unos precios medios

repercutidos al Wp (watio pico) de la instalación.

ESTRUCTURA DE ACERO INOXIDABLE: 0.5€/Wp.

ESTRUCTURA DE ACERO GALVANIZADO: 0.4 €/Wp.

ESTRUCTURA DE ALUMINIO GALVANIZADO: 0.2€/Wp.

Por lo que respecta a los sistemas de seguimiento:

SEGUIMIENTO 2 EJES: 5.2€/Wp

SEGUIMIENTO POLAR 1 EJE HORIZONTAL 5.05€/Wp

SEGUIMIENTO AZIMUTAL 1 EJE VERTICAL 4.95€/Wp


45

3.4 MATERIAL ELÉCTRICO LA CORRIENTE CONTINUA EN UNA INSTALACION FOTOVOLTAI CA

Los elementos principales en toda instalación solar fotovoltaica son las placas solares. Estas

placas están principalmente construidas con materiales semiconductores, que son básicamente

los mismos que los empleados en componentes electrónicos tales como diodos o transistores.

Por tanto, el principio de funcionamiento de cualquier placa solar es muy similar al de muchos

de estos componentes.

El material semiconductor del que se construyen las placas, al recibir aporte de energía en

forma de luz solar, inician una reacción física que hace circular carga eléctrica de su parte

negativa a positiva. Es en este momento cuando se inicia la circulación de corriente DC a

través de la instalación fotovoltaica. La cantidad de tensión y corriente que se obtenga de las

placas dependerá del material de fabricación y la conexión de las placas entre sí (en el caso de

instalar más de unaunidad), y por supuesto de la cantidad de luz solar que reciban.

La corriente obtenida circulará a través de cables solares hasta el equipo inversor encargado

de transformar la corriente DC en AC. Dentro de esta parte de la instalación y dependiendo de

la configuración de placas será necesaria la colocación de protecciones con el fin de evitar

daños por sobre intensidades en las placas o en el cableado. También se debe tener en cuenta

la desconexión de las placas del resto de la instalación debido a trabajos de mantenimiento. El

inversor también debe de poderse aislar completamente del resto de la instalación DC.

LA CORRIENTE ALTERNA EN UNA INSTALACION FOTOVOLTAIC A

Una vez el inversor haya transformado la corriente DC a corriente AC, ésta estará lista para

consumo.

Las instalaciones fotovoltaicas de conexión a la red son consideradas como centrales

productoras de energía. La corriente AC que se produce a la salida del inversor es conectada

directamente en la red de consumo general. Estas instalaciones son trifásicas y debido a su

propia definición de centro productor sus características de montaje son de mayor complejidad

que en las instalaciones aisladas.

En ambos tipos de instalaciones, al tratarse de una fuente generadora de energía, en la

entrada de la instalación de consumo, deben de considerarse protecciones por sobrecarga,

sobre intensidad y contra contactos directos e indirectos. Será obligatorio el uso de

seccionadores de corte en carga para aislar el inversor (y la zona DC) del resto de la

instalación.


46

CABLEADO

Los positivos y negativos de cada grupo de módulos se conducirán separados y protegidos de

acuerdo a la normativa vigente.

Los conductores serán de cobre y tendrán la sección adecuada para evitar caídas de tensión y

calentamientos. Concretamente, para cualquier condición de trabajo, los conductores de la

parte CC deberán tener la sección suficiente para que la caída de tensión sea inferior del 1,5 %

y los de la parte CA para que la caída de tensión sea inferior del 2 %, teniendo en ambos casos

como referencia las tensiones correspondientes a cajas de conexiones.

Se incluirá toda la longitud de cable CC y CA. Deberá tener la longitud necesaria para no

generar esfuerzos en los diversos elementos ni posibilidad de enganche por el tránsito normal

de personas.

Todo el cableado de continua será de doble aislamiento y adecuado para su uso en intemperie,

al aire o enterrado, de acuerdo con la norma UNE 21123, reuniendo las siguientes

características:

· Contar con protección contra cortocircuito y línea de puesta a tierra.

· Resistentes a los rayos UV y a la intemperie con un rango de temperatura de (-40ºC a 120ºC).

· Gran rango de tensión >= 2kV, de fácil tendido y manipulación.

· No inflamables, con baja toxicidad en caso de incendio y sin halógenos.

· Escasa pérdida por conducción (máximo 1%).

· Vida útil de 30 años

· Resistencia al impacto, a la abrasión y al desgarro.

Los positivos y negativos de cada grupo de módulos se conducirán separados y protegidos de

acuerdo a la normativa vigente.

Los conductores serán de cobre y tendrán la sección adecuada para evitar caídas de tensión y

calentamientos. Concretamente, para cualquier condición de trabajo, los conductores de la

parte CC deberán tener la sección suficiente para que la caída de tensión sea inferior del 1,5 %

y los de la parte CA para que la caída de tensión sea inferior del 2 %, teniendo en ambos casos

como referencia las tensiones correspondientes a cajas de conexiones.

Se incluirá toda la longitud de cable CC y CA. Deberá tener la longitud necesaria para no

generar esfuerzos en los diversos elementos ni posibilidad de enganche por el tránsito normal

de personas.

Todo el cableado de continua será de doble aislamiento y adecuado para su uso en intemperie,

al aire o enterrado, de acuerdo con la norma UNE 21123.


47

PROTECCIONES EN LA INSTALACION:

En instalaciones fotovoltaicas, los módulos solares se asocian entre ellos para formar los

denominados string. A su vez estos, se siguen asociando entre sí con la finalidad de formar

tramas o arrays eficientes para su conexión a los inversores de tensión, que finalmente

transformarán la tensión DC obtenida, en tensión AC. Es justo antes de llegar al inversor donde

un conjunto de protecciones son necesarias para asegurar un funcionamiento seguro y fiable

en el denominado lazo de continua. Estas protecciones se recogen en el RD1663/2000, de 29

de septiembre, sobre la conexión de instalaciones fotovoltaicas a la red de baja tensión:

Interruptor general manual, que será un interruptor magnetotérmico con intensidad de

cortocircuito superior a la indicada por la empresa distribuidora en el punto de conexión. Este

interruptor será accesible a la empresa distribuidora en todo momento, con objeto de poder

realizar la desconexión manual.

Interruptor automático diferencial , con el fin de proteger a las personas en el caso de

derivación de algún elemento de la parte continua de la instalación.

Interruptor automático de la interconexión , para la desconexión-conexión automática de la

instalación fotovoltaica en caso de pérdida de tensión o frecuencia de la red, junto a un relé de

enclavamiento.

Protección para la interconexión de máxima y mínima frecuencia (51 y 49 Hz,

respectivamente) y de máxima y mínima tensión (1,1 y 0,85 Um, respectivamente), en

conexiones trifásicas para cada fase.

Estas protecciones podrán ser precintadas por la empresa distribuidora, tras las verificaciones

a las que hacen referencia los artículos 6 y 7.

El rearme del sistema de conmutación y, por tanto, de la conexión con la red de baja tensión de

la instalación fotovoltaica será automático, una vez restablecida la tensión de red por la

empresa distribuidora

CONDICIONES DE PUESTA A TIERRA:

La puesta a tierra de las instalaciones fotovoltaicas interconectadas se hará siempre de forma

que no se alteren las condiciones de puesta a tierra de la red de la empresa distribuidora,

asegurando que no se produzcan transferencias de defectos a la red de distribución.

La instalación deberá disponer de una separación galvánica entre la red de distribución de baja

tensión y las instalaciones fotovoltaicas, bien sea por medio de un transformador de

aislamiento o cualquier otro medio que cumpla las mismas funciones, con base en el desarrollo

tecnológico.


48

Las masas de la instalación fotovoltaica estarán conectadas a una tierra independiente de la

del neutro de la empresa distribuidora de acuerdo con el Reglamento electrotécnico para baja

tensión, así como de las masas del resto del suministro.


49

4. ANTECEDENTES Y COMPARATIVA DE PRECIOS SEGÚN BASE S DATOS PREOC

El objetivo del siguiente apartado es analizar la evolución de los precios de los módulos

o paneles solares y sus componentes en los últimos años.

En los años 90 del siglo pasado lo que hacía verdaderamente caro una instalación de

paneles fotovoltaicos era la falta de oferta de la materia prima, basada exclusivamente de

silicio, el resto de componentes como pueden ser estructuras soporte, inversores y pequeño

material eléctrico, mantenían su precio pero con un ligera tendencia alcista debida

exclusivamente al incremento de precios basados en el IPC. El encarecimiento de los paneles

fotovoltaicos era debido principalmente a que solo había dos fabricantes en el mundo y no

podían abordar la demanda de este material.

A principios del siglo XXI entre los años 2002-2005, uno de los factores importantes

que influyeron en la bajada de los precios fue el incremento de productores del silicio utilizadas

en los paneles fotovoltaicos, con el consecuente desabastecimiento de los fabricantes de

paneles.

• COMPONENTES E INSTALACIONES

Para poder realizar una valoración de la evolución del precios de los paneles fotovoltaicos y de

los componentes de las instalaciones, se han cosultado varias Bases de datos de precios de la

construcción para poder realizar un seguimiento de los precios. Ante la falta de datos aportados

por las fuentes, en lo que se refiere a un flujo continuo de valores anuales y se han relizados

varias tablas, que aunque imcompletas pueden hacer reflexionar al que las observa, y ser inicio

tertulias maratonianas.

Las Base de precios de la construcción de referencia es PREOC, desde el año 2004 al 2010,

siendo la más completa de las encontradas en el mercado. Existen otras como la del IVE

(Indice de Valores de la edificación) que aunque pública, solo aporta valores estadísticos, y en

ningún caso se pueden utilizar sus valor como reales. Otras por ejemplo, nii siquiera en la

actualidad reflejan en sus bases de datos ningún concepto referente a energía solar,

exceptuando claro está la energía térmica para ACS (Agua caliente sanitaria) tan polemizada

por el CTE (Código Técnico de la Edificación), evidenciando una discriminación o un retraso en

lo que concierne a la energía fotovoltaica.

El estudio de los precios se ha realizado de tres empresas que comercializan los módulos

fotovoltaicos, PHOTOWATT, BP y SCHOTT, alojadas en la base de datos antes mencionada.


50

Ref. Descripción 2004 2006 2007 2009 2010

U45BB# MÓDULOS PHOTOWATT

U45BB100 Ud Panel Photowatt PW 500, 55 Wp 480,00 480,00

U45BB110 Ud Panel Photowatt PW 850, 75 Wp 645,00 645,00 645,00

U45BB115 Ud Panel Photowatt PW 1250 115 Wp 506,00 886,65

U45BB120 Ud Panel Photowatt PW 6-100, 100 Wp 754,00 754,00

U45BB125 Ud Panel Photowatt PW 1250 125 Wp 550,00 963,75

U45BB130 Ud Panel Photowatt PW 6.110, 110 Wp 830,00 830,00

U45BB135 Ud Panel Photowatt PW 1250 135 Wp 594,00 1.040,00

U45BB140 Ud Panel Photowatt PW 1400-1, 140 Wp 980,00 840,00

U45BB150 Ud Panel Photowatt PW 1400-2, 150 Wp 1.050,00 900,00

U45BB155 Ud Panel Photowatt PW 1650 155 Wp 1.350,00 682,50 1.195,00

U45BB160 Ud Panel Photowatt PW 1650-1 165 Wp 1.368,00 725,00 1.250,00 1.250,00 1.023,00

U45BB165 Ud Panel Photowatt PW 1650 165 Wp 1.368,00

U45BB170 Ud Panel Photowatt PW 1650-2 175 Wp 1.435,00 1.350,00 1.085,00

U45BB175 Ud Panel Photowatt PW 1650 175 Wp 770,00 1.350,00

U45BB180 Ud Panel Photowatt PWM 1700-1, 175

Wp 1.410,00 1.225,00

U45BB190 Ud Panel Photowatt PWM 1700-2, 185

Wp 1.490,00 1.295,00

U45BB230 Ud Panel Photowatt PW-6 230 Wp 1.012,50 1.725,00 1.725,00 1.610,00

Tabla 1. Tabla de precios de los paneles fotovoltaicos de diferentes años de la casa comercial

PHOTOWATT. Fuente: elaboración propia. No se han encontrado datos de los años 2005 y

2008.

En la tabla 1, se pueden observar los diferentes precios que han seguido los paneles

fotovoltaicos, observando especialmente el año 2006 donde se observa una disminución de los

precio, para luego volver a incrementarse y disminuir ligeramente el año 2009.

Ha sido ardua la busqueda de las razones por las cuales se producen estas fluctuaciones en

los precios, pero esto conllevaría un análisis más profundo debiso especialmente a la cantida

de variables que intervienen.


51

Ref. Descripción 2006 2007 2009 2010

U45BC# MÓDULOS BP

U45BC155 Ud Panel BP-3155 S 155 Wp 682,50 860,25 1.108,80 953,25

U45BC165 Ud Panel BP-3165 S 165 Wp 725,00 915,75 1.199,14 1.014,75



U45BC182 Ud Panel BP-7180 L 180 Wp 792,00 932,40 1.401,08 1.170,00

U45BC185 Ud Panel BP-7185 S 185 Wp 689,00 1.026,75 1.440,00 1.202,50

Tabla 2. Tabla de precios de la casa comercia BP. Fuente: elaboración propia.

No se han encontrado precios de los años 2004, 2005 y 2008, pero es debido principalmente a

que no fueron incluidos estos precios posiblemente hasta el 2006.

En esta base de datos se observa mayor homogeneidad y un incremento ascendente durante

los años del precio de los paneles, aunque si comparamos algunos de los precios de BP con

respecto a PHOTOWATT, y observamos como dato de homogeneidad la potencia de los

paneles, obsevaremos que son más económico, aún siguiendo una tendencia alcista de

precios.

Ref. Descripción 2004 2006 2007 2009 2010

U45BD# MÓDULOS SCHOTT

U45BD100 Ud Schott Poly 172, 172 WP 1.312,00 1.135,00




Tabla 3. Tabla de precios de la casa comercial Schott. Fuente: Elaboración propia.

De la casa comercial Schott no se ha podido realizar una comparativa más extensa por la falta

de datos aportadas por las fuentes, pero se evidencia en los últimos años que hay cierta

homogeneidad de los precios entre las diferentes casas comerciales, y puede ser debido a

ajustes en los precios de gran relevancia no expuestos en en este apartado.


52

ESTRUCTURAS DE SOPORTE

Con lo que respecta a las estructuras de soporte de los paneles fotovoltaicos, no hay

más referencias que las que hay en la tabla 4, donde no hay una distinción entre casas

comerciales y con precios bastante homogeneos con una tendencia ascendente hasta el año

2009 y un fuerte descenso en el 2010, llegando en ocasiones a valores por debajo del 2006.

Ref. Descripción 2006 2007 2009 2010

U45C# ESTRUCTURAS

U45CA# ESTRUCTURAS CONSOLE

U45CA100 Ud Estructura unitaria, tejado plano, Serie M 49,00 54,00 60,45 57,42

U45CA110 Ud Estructura unitaria, tejado plano, Serie G 63,00 72,45 81,15 77,09

U45CA210 Kg Grava rodada 0,08 0,08 0,09 0,09

U45CB# ESTRUCTURAS SINGULARES

U45CB100 Ud Estructura Tipo 1 546,00 628,00 527,52 422,01

U45CB200 Ud Estructura Tipo 2 2.571,52 2.957,25 2.484,00 1.987,00

U45CB300 Ud Estructura Tipo 3 2.571,52 2.957,25 2.484,00 1.987,00

Tabla 4.Tabla de precios de elementos estructurales en la Base de precios de PREOC. Fuente:

Elaboración propia a partir de los precios aportados en los diferentes años.

En lo que respecta a estructuras especiales, se podría considerar que los precios a los que

hace referencia son debidos a que la configuración de la estructura de soporte no concebida

para ser soportada por un tejado o elemento constructivo similar, sino que está configurado con

su propia base monolítica de acero o perfiles metálicos.

MANO DE OBRA

Como se puede observar en la tabla 5, la mano de obra ha ido incrementandose

paulatinamente desde el año 2006, diferenciando el precio de la mano de obra de un operario

oficial al de un ayudante. Este crecimiento es bastante fuerte entre los años 2006 al 2009, pero

en el año 2010 se estabiliza manteniendose o como en el caso del ayudante aumenta

ligeramente.


53

Ref. Descripción 2004 2006 2007 2009 2010

U45UUA INSTALADOR ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

U45AA100 Hr Oficial 1ª instalador E.S.F. (A) 25,57 26,47 28,80 28,80

U45AA200 Hr Ayudante instalador E.S.F. (A) 21,95 22,71 25,00 25,00

U45AA300 Hr Oficial 1ª instalador E.S.F. (B) 25,57 26,47 28,80 30,00

U45AA400 Hr Ayudante instalador E.S.F. (B) 21,95 22,71 25,00 26,00

U45AA500 Hr Oficial 1ª instalador E.S.F. (C) 25,57 26,47 28,80 30,00

U45AA600 Hr Ayudante instalador E.S.F. (C) 21,95 22,71 25,00 26,00

Tabla 5. Tabla de precios de la mano de obra del instalador de energía fotovoltaica. Fuente:

Elaboración propia.

La Base de datos PREOC, se basa fundamentalmente en la unidad montada. De ello para

calcular la repercusión de la mano de obra de la instalación, establece un rendimiento de 0,20

horas por módulo montado, por lo tanto, todo dependerá de la potencia a instalar y el número

de módulos necesarios. Aun que para poder valorar la repercusión de la mano de obra sobre la

instalación totalmente instalada, deberiamos aumentar has 0,26 horas su rendimiento.

PEQUEÑO MATERIAL ELECTRICO

Dada la complejidad de poder aportar datos exactos para poder asignar a cada elemento que

componen el material de conexionado de los paneles, grapas y abrazaderas, es necesario

valorar globalmente todos estos elementos de la instalación. Para ello PREOC, establece un

valor de €/unidad para cada panel, y multiplicado por un tanto por cien %, para obtener un

rendimiento por unidad montada. Este tanto por cien % se incrementa a menudo que aumenta

la potencia del panel, por tanto un panel de 55w no se ve igualmente afectado que uno de

230w.

Rendimientos de pequeño material eléctrico Precio módulo (€) % Precio módulo €*panel

< de 100W 0,50 6,85 3,43

100 >= X < 140 0,50 8,80 4,40

>=140 0,50 15,60 7,80

Tabla 6. Tabla de rendimientos de pequeño material electrico. Fuente: elaboración propia


54

A partir de los diferentes tantos por cien, se ha establecido una media en los intervalos de

potencia de los paneles para homogeneizar precios, ya que el incremento del tanto por cien

entre todos los tipos de paneles no cabrian en esta monografía.

Este grafico, esta referido al mercado norteamericano, pero es aproximado para el europeo,

donde se observa que las instalaciones de pequeño tamaño, han registrado menor

recorte,porque no es posible aplicarles economías de escala.

La tendencia es descendente y puede ser más acusadA en los mercados más maduros, como

el alemán, japonés y español.

Con un análisis a largo plazo y atendiendo al tipo de operador del mercado, se observa como

los grandes promotores pueden obtener importantes ventajas de precio desde que comenzaron

a aplicar las políticas de fomento de los sistemas de conexión a red y despegó la capacidad

industrial, permitiendo la venta de volúmenes relevantes.


55

5. ESTUDIOS ECONÓMICOS COMBINADOS DE INSTALACIONES.

5.1. OBJETIVO Este apartado tiene como objeto realizar una comparación aproximada del coste de una

instalación fotovoltaica de conexión a red comparando, básicamente, varias tipologías de

placas solares, las cuales tienen incluso varios sistemas constructivos diferentes.

5.2. TIPOS DE INSTALACIONES FOTOVOLTAICAS

Existen varios tipos de instalaciones fotovoltaicas, dependiendo del lugar en las que se

ubique la instalación y la potencia a instalar. Según las normativas actuales, el RD

661/2007 y el RD 1578/2008, las clasifica como actividad de producción de energía

eléctrica en régimen especial de subgrupo b.1.1 y las divide en dos grupos de la siguiente

forma:

a. Tipo I. Instalaciones que estén ubicadas en cubiertas o fachadas de construcciones

fijas, cerradas, hechas de materiales resistentes, dedicadas a usos residencial, de

servicios, comercial o industrial, incluidas las de carácter agropecuario.

O bien, instalaciones que estén ubicadas sobre estructuras fijas de soporte que

tengan por objeto un uso de cubierta de aparcamiento o de sombreamiento, en

ambos casos de áreas dedicadas a alguno de los usos anteriores, y se encuentren

ubicadas en una parcela con referencia catastral urbana.

Las instalaciones de este tipo se agrupan, a su vez, en dos subtipos:

Tipo I.1: instalaciones del tipo I, con una potencia inferior o igual a 20 kW

Tipo I.2: instalaciones del tipo I, con un potencia superior a 20 kW

b. Tipo II. Instalaciones no incluidas en el tipo I anterior.

Como se observa en los apartados anteriores las tipologías de instalaciones no son

estandarizadas existiendo muchas tipologías.


56

5.3. HIPÓTESIS DE CÁLCULO Para realizar el estudio de comparación nosotros nos vamos a basar en un solo tipo de

instalación, ya que si comparáramos las diferentes opciones que existen, aparte de lo

laborioso del trabajo, generaríamos una infinidad de tablas de comparación sin sentido que

no nos llevarían a ninguna conclusión en concreto.

El la hipótesis de cálculo se ha realizado seleccionado un tipo de instalación atendiendo a

la tendencia del mercado, consistente en una instalación fotovoltaica de conexión a red de

100 kW, montada sobre una cubierta de una nave industrial, con una orientación optima

para la instalación, es decir, orientación sur, donde la superficie de nuestra cubierta la

tenemos en régimen de alquiler (las instalaciones fotovoltaicas tipo huerta solar aunque

muy utilizadas anteriormente, de alguna forma están penalizadas económicamente

mediante el RD 1565/2010 y van a tender a la baja la instalación de este tipo proyectos).

2 Imagen de instalación sobre cubierta industrial

5.4. VARIABLES DE CÁLCULO Existen muchas variables a tener en cuenta para la realización del cálculo del coste de las

instalaciones, nosotros hemos tomado en consideración las siguientes.

Panel: Considerando las variables de, tipo de célula, área del panel, Wp y eficiencia del

mismo.

Numero de paneles: dependiendo de los valores anteriores calcular el número de

paneles necesarios para conseguir 100 kW.

Superficie necesaria: depende del número de paneles.

Precio del panel.

Precio del Wp: dependiendo del precio de panel.

Precio Total de paneles: dependiendo del número de paneles y del precio del total.

Precio Estructura por m 2: depende del número y superficie de paneles, se instalarán

estructuras de aluminio cuando sea necesario (0,20€/m2).


57

Material eléctrico: repercusión de cable, anclajes, tubos y demás material eléctrico por

m2 de instalación (38€/m2).

Precio de mano de obra: repercusión de mano obra por m2 de instalación (40 ó

15€/m2).

Precio m 2 de cubierta: repercusión de alquiler de m2 de instalación (12€/m2).

A parte de estas variables hay que considerar otra serie de gastos que para el cálculo vamos a

considerar como Gastos Fijos como son:

Inversores: El precio de los inversores varía según la potencia instalada, como en

nuestra hipótesis la potencia es constante, el valor lo consideramos constantes. Según

las características del panel el precio de inversores puede variar, pero esta variación es

despreciable comparada con el precio total de la instalación (35000€).

Gastos de Proyecto y Dirección de Obra.

Gastos de tramitación para legalización.

Gastos de licencia.

Obra civil: Todo 15000€.


58

5.5 TABLA COMPARATIVA DE DATOS

Marca Modelo Panel

Tipo de Célula

Área (m2) Wp Eficien

cia %

Paneles necesarios para instalaci

ón de 100 kW

Superficie

necesaria (m2)

Precio/ panel (€)

precio (€/Wp)

Precio total paneles

Alquiler de cubierta,

vida util (25 años)

Estructura (€/m2)

Mat. Eléctrico €

Mano de obra

(€/m2)

Inversor (€/m2) Otros (€)

PRECIO TOTAL

INSTALACIÓN

SANYO HIP 220HDE Monocrist. 1,39 220 15,87 455,00 630,73 594,12 2,70 270324,60 7568,71 20000,00 23967,57 25229,02 35000,00 15000,00 397089,90

Atersa A230 Monocrist. 1,63 230 14,11 435,00 709,05 356,00 1,55 154860,00 8508,60 22483,63 26943,90 28362,00 35000,00 15000,00 291158,13

SANYO HIT 190NE Monocrist. 1,18 190 16,11 526,00 620,25 513,10 2,70 269890,60 7443,02 19667,88 23569,57 24810,07 35000,00 15000,00 395381,15

Suntech STP 190 Policrist. 1,40 190 13,61 526,00 734,32 319,94 1,68 168288,44 8811,83 23284,90 27904,13 29372,77 35000,00 15000,00 307662,07

KYOCERA KD205GHT Policrist. 1,49 205 13,80 488,00 724,68 436,93 2,13 213221,84 8696,16 22979,25 27537,84 28987,20 35000,00 15000,00 351422,29

REC RSP215 Policrist. 1,65 215 13,03 465,00 767,26 390,54 1,82 181601,10 9207,08 24329,34 29155,77 30690,28 35000,00 15000,00 324983,57

YOCASOL PCB195 Policrist. 1,46 195 13,38 513,00 747,85 389,16 2,00 199639,08 8974,22 23714,00 28418,35 29914,06 35000,00 15000,00 340659,71

JMP 120-M6-G Policrist. 0,96 120 12,52 833,00 798,36 269,42 2,25 224426,86 9580,33 25315,62 30337,70 31934,42 35000,00 15000,00 371594,93

Suntech STP 225 Policrist. 1,57 225 14,33 444,00 697,08 348,75 1,55 154845,00 8364,96 22104,07 26489,04 27883,20 35000,00 15000,00 289686,27

Solaria S6P232 Policrist. 1,65 230 13,90 435,00 719,57 384,10 1,67 167083,50 8634,88 22817,31 27343,78 28782,92 35000,00 15000,00 304662,39

kaneka U EA110 capa fina 1,22 110 9,02 909,00 1108,69 178,37 1,62 162138,33 13304,27 35155,99 42130,19 44347,56 35000,00 15000,00 347076,34

kaneka GEA60 capa fina 0,95 60 6,31 1667,00 1584,32 78,58 1,31 130992,86 19011,80 50237,91 60204,04 63372,67 35000,00 15000,00 373819,29

Flexicell FLX MO100 capa fina-imperm 4,39 101 2,30 990,00 4348,08 467,93 4,63 463250,70 52176,96 0,00 165227,04 65221,20 35000,00 15000,00 795875,90

T-solar ts95 a-si:H 1,43 84 5,87 1190,00 1701,70 230,95 2,75 274830,50 20420,40 53960,08 64664,60 68068,00 35000,00 15000,00 531943,58

Unisolar unisol 20S

capa fina (a:Si en tándem) 0,79 30 3,79 3333,00 2634,99 62,90 2,10 209645,70 31619,84 83554,14 100129,49 105399,46 35000,00 15000,00 580348,62


59

Los datos del coste total de la instalación de la tabla se resumen en la grafica siguiente.

5.6 ANÁLISIS Y CONCLUSIONES DE LA TABLA Si comparamos los precios de los paneles con los del coste total de la istlación, obtenemos:

Si lo que comparamos es el coste total con la superficie necesaria para la instalación, se obtiene:


60

El coste total tiene mucha relación con la superfice a instalar.

Si comparamos el coste total con la eficiencia de los paneles, se obtiene que:

Aquí podemos concluir que el coste total de la instalación es inversamente proporcional a la

eficiencia de los paneles, aunque se ajusten los precios en relación a la eficiencia (salvo algún caso

concreto), como vemos en la grafica siguiente.


61

Tras evaluar una por una todas las variables que influyen a la hora de calcular el coste total de una

instalación podemos determinar que del estudio de mercado realizado y para el caso concreto que

hemos estudiado el panel fotovoltaico que nos es más rentable para hacer una instalación es el

panel Modelo STP-225 de la Marca SUNTECH. Esto teniendo en cuenta incluso la repercusión de

m2 de cubierta.

Pero podemos también calcular el coste inicial de la instalación, es decir sin tener en cuenta la

repercusión del alquiler por m2 para saber que tipo de panel o instalación necesita una inversión

menor, ya que el alquiler de la cubierta lo podremos ir pagando de los ingresos que genere la

actividad y no necesitamos tener ese dinero para hacer la instalación. De esta forma los resultados

serían:


62

Marca Modelo Panel Tipo de Célula PRECIO TOTAL INSTALACIÓN

SANYO HIP 220HDE Monocrist. 389521,19 atersa A230 Monocrist. 282649,53 Sanyo HIT 190NE Monocrist. 387938,13 Suntech STP 190 Policrist. 298850,24 KYOCERA KD205GHT Policrist. 342726,13 REC RSP215 Policrist. 315776,49 YOCASOL PCB195 Policrist. 331685,49 JMP 120-M6-G Policrist. 362014,60 Suntech STP 225 Policrist. 281321,31 Solaria S6P232 Policrist. 296027,51 kaneka U EA110 capa fina 333772,07 kaneka GEA60 capa fina 354807,48 Flexicell FLX MO100 capa fina-imperm 743698,94 T-solar ts95 a-si:H 511523,18

Unisolar unisol 20S capa fina (a:Si en tándem) 548728,78

Pero aunque baja el precio de la instalación, los paneles más rentables siguen siendo los mismos.

Este apartado tiene como objeto realizar una comparación aproximada del coste de una instalación

fotovoltaica de conexión a red comparando, básicamente, varias tipologías placas solares, las

cuales tienen incluso varios sistemas constructivos diferentes.

Existen varios tipos de instalaciones fotovoltaicas, de pendiendo del lugar en las que se ubique su

instalación y la potencia a instalar, según las normativas actuales, el RD 661/2007 y el RD

1578/2008, las clasifica con actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial de

subgrupo b.1.1 y las divide en dos grupos de la siguiente forma.

5.7 ESTUDIO DE RENTABILIDAD DE LAS INSTALACIONES

Basándonos en los precios de las instalaciones para las tres tipologías de paneles que se han

calculado en el apartado anterior, estudiaremos la rentabilidad para cada una de las instalaciones.

Para realizar el estudio hemos elegido la prima que publica el Miniesterio de Industria, Turismo y

Comercio en su página web para las instalaciones del Tipo I.2 en la primera convocatoria de 2011,

es decir, 0,278887 €/kWh producidos.


63

5.7.1 Panel monocristalino ATERSA A230

1 DATOS DE LA INSTALACION FOTOVOLTAICA ENTRADA DE DATOS

1 Año de la compra. 2011

2 100.000

3 2,91 €

4 20,00%

5 1,00%

6 1.500,00

7 1

8 -

9 15

10 3,55%

11 Desgravación medioambiental 10 años (Ley : 6% en 20 08, 4% en 2009, 2% en 2010. A partir de entonces 0% ) 6,00%

12 1.400

13 0,00%

14 1,00%

15 0,278887

16 0,00%

17 Años sin los gastos variables anteriores por encont rase la instalación en periodo de garantía. -

18 Alquiler de terrenos, seguro, IBI, mantenimiento y otros gastos fijos. 10.000 €

19 0,001500 €

20 I.P.C. estimado como media de 25 años válido para i ngresos y gastos. 2,50%

21 4,00%

22 25,00%

Potencia de la instalación ( Wp instalados )

Precio unitario ( €uros/Wp )

Pagado por medios propios ( Nota : Porcentaje de todo financiado - Poner al men os 0,0001)

Comisión estudio y apertura credito.

Gastos de constitución credito (fijos como escritur a)

Si el credito es concedido el año anterior a la pue sta en marca 0, si es el año de la puesta en marcha 1

Años de carencia del credito.

Años de credito ( Sólo considera uno de carencia si existe año 0 )

Tipo de interes de salida ( Suele ser Euribor 1 año + diferencial - Pronosticar una media a 25 años )

Produción específica prevista en instalación fija ( kWh año/kWp instalado )

Porcentaje de seguidor, de uno ó dos ejes ( Sólo porcentaje de incremento de producción )

Perdidas de producción estimadas ( Nota : 1% resulta en 90% producción a 10 años y 80% en 20 años )

Precio de la tarifa regulada (Aquel que se encuentr e en vigor en cada momento en €uros / kWh)

Gastos variables sobre producción ( Porcentaje sobre ingresos que cubra gastos de mante nimiento, etc. )

Gastos de representación según Disp. Transitoria SE XTA apartado 2 RD 661/2007.

Tasa de descuento ( Tipo de productos a largo plazo como "Bonos del Est ado" a un plazo similar a 25 años)

Impuestos, I.R.P.F. ó I.S. ( Cifra que se considere que se va a pagar )


64

6 TESORERIAAÑO INTERESES IMPUESTOS TOTAL SALIDAS TOTAL ENTRADAS

Unidad € € € € € € € € € %

0 2011 - - - - - - -58.220 -58.220 -58.220 1 2012 12.025 8.267 14.039 - 34.331 39.923 5.592 5.396 -52.824 2 2013 12.451 7.840 10.458 133 30.883 40.314 9.431 8.780 -44.044 3 2014 12.893 7.398 10.712 518 31.522 40.705 9.183 8.249 -35.795 -32,20%4 2015 13.351 6.941 10.973 613 31.878 41.095 9.217 7.989 -27.806 -18,16%5 2016 13.825 6.467 11.240 710 32.242 41.485 9.243 7.730 -20.076 -9,12%6 2017 14.316 5.976 11.514 809 32.614 41.874 9.260 7.472 -12.604 -3,03%7 2018 14.824 5.468 11.794 909 32.995 42.262 9.267 7.215 -5.389 1,21%8 2019 15.350 4.941 12.082 1.010 33.384 42.649 9.264 6.960 1.571 4,26%9 2020 15.895 4.396 12.377 1.114 33.783 43.034 9.251 6.706 8.276 6,51%10 2021 16.460 3.832 12.680 1.219 34.190 43.417 9.227 6.454 14.730 8,20%11 2022 17.044 3.248 12.990 2.039 35.320 43.799 8.479 5.722 20.452 9,40%12 2023 17.649 2.643 13.308 2.205 35.805 44.179 8.374 5.452 25.904 10,34%13 2024 18.276 2.016 13.634 2.375 36.300 44.556 8.256 5.187 31.091 11,08%14 2025 18.924 1.367 13.968 2.547 36.807 44.930 8.124 4.925 36.015 11,67%15 2026 19.596 696 14.310 2.722 37.325 45.302 7.978 4.666 40.682 12,14%16 2027 - 0 14.661 7.752 22.414 45.671 23.257 13.126 53.807 13,20%17 2028 - 0 15.021 7.754 22.775 46.036 23.261 12.667 66.474 13,98%18 2029 - 0 15.390 7.752 23.142 46.398 23.256 12.219 78.693 14,57%19 2030 - 0 15.769 7.747 23.516 46.756 23.240 11.782 90.475 15,03%20 2031 - 0 16.157 7.738 23.895 47.109 23.215 11.356 101.831 15,40%21 2032 - 0 16.554 7.726 24.280 47.458 23.178 10.940 112.770 15,69%22 2033 - 0 16.962 7.710 24.672 47.802 23.131 10.534 123.304 15,92%23 2034 - 0 17.380 7.690 25.070 48.141 23.071 10.138 133.442 16,11%24 2035 - 0 17.808 7.667 25.475 48.475 23.000 9.752 143.193 16,27%25 2036 - 0 18.247 7.639 25.886 48.802 22.916 9.375 152.568 16,39%TOTALES 232.880 71.497 350.026 96.099 750.502 1.112.173 303.451 152.568

V.A.N. / 25 años / Inversión M.P. 10,48% V.A.N. 152.568 €

T.I.R. (a 25 años) 16,39%8

MOMENTO

PRICIPAL LEASING

GASTOS EXPLOTACION

CASH FLOW TESORERIA

CASH FLOW ACTUALIZADO

PAYBACK RETORNO INVERSION

T.I.R. hasta el año 'x'

RETORNO (En años )


65

5.7.2 Panel policristalino SUNTECH STP225



2 100.000

3 2,90 €

4 20,00%

5 1,00%

6 1.500,00

7 1

8 -

9 15

10 3,55%


12 1.400

13 0,00%

14 1,00%

15 0,278887

16 0,00%



19 0,001500 €


21 4,00%

22 25,00%








Años de credito ( Sólo considera uno de carencia si existe año 0 )








Tasa de descuento ( Tipo de productos a largo plazo como "Bonos del Est ado" a un plazo similar a 25 años)



66


Unidad € € € € € € € € € %

0 2011 - - - - - - -57.920 -57.920 -57.920 1 2012 11.963 8.225 14.027 - 34.214 39.923 5.709 5.508 -52.412 2 2013 12.387 7.800 10.458 181 30.826 40.314 9.488 8.833 -43.579 3 2014 12.827 7.360 10.712 540 31.440 40.705 9.265 8.323 -35.256 -31,77%4 2015 13.282 6.905 10.973 636 31.795 41.095 9.300 8.061 -27.195 -17,74%5 2016 13.754 6.433 11.240 732 32.159 41.485 9.326 7.799 -19.396 -8,71%6 2017 14.242 5.945 11.514 830 32.531 41.874 9.343 7.539 -11.857 -2,65%7 2018 14.748 5.439 11.794 930 32.911 42.262 9.351 7.280 -4.577 1,57%8 2019 15.271 4.916 12.082 1.031 33.300 42.649 9.348 7.023 2.446 4,60%9 2020 15.813 4.374 12.377 1.134 33.698 43.034 9.336 6.767 9.213 6,84%10 2021 16.375 3.812 12.680 1.238 34.105 43.417 9.312 6.513 15.726 8,52%11 2022 16.956 3.231 12.990 2.068 35.245 43.799 8.554 5.773 21.499 9,71%12 2023 17.558 2.629 13.308 2.234 35.729 44.179 8.450 5.502 27.001 10,64%13 2024 18.181 2.006 13.634 2.402 36.223 44.556 8.332 5.235 32.236 11,37%14 2025 18.827 1.360 13.968 2.574 36.729 44.930 8.202 4.972 37.208 11,95%15 2026 19.495 692 14.310 2.748 37.246 45.302 8.056 4.712 41.920 12,42%16 2027 - 0 14.661 7.752 22.414 45.671 23.257 13.126 55.045 13,45%17 2028 - 0 15.021 7.754 22.775 46.036 23.261 12.667 67.712 14,21%18 2029 - 0 15.390 7.752 23.142 46.398 23.256 12.219 79.931 14,79%19 2030 - 0 15.769 7.747 23.516 46.756 23.240 11.782 91.713 15,25%20 2031 - 0 16.157 7.738 23.895 47.109 23.215 11.356 103.069 15,60%21 2032 - 0 16.554 7.726 24.280 47.458 23.178 10.940 114.009 15,89%22 2033 - 0 16.962 7.710 24.672 47.802 23.131 10.534 124.542 16,12%23 2034 - 0 17.380 7.690 25.070 48.141 23.071 10.138 134.680 16,30%24 2035 - 0 17.808 7.667 25.475 48.475 23.000 9.752 144.432 16,45%25 2036 - 0 18.247 7.639 25.886 48.802 22.916 9.375 153.806 16,58%TOTALES 231.680 71.128 350.014 96.453 749.276 1.112.173 304.977 153.806


T.I.R. (a 25 años) 16,58%8

MOMENTO

PRICIPAL LEASING

GASTOS EXPLOTACION

CASH FLOW TESORERIA




RETORNO (En años )


67

5.7.3 Panel capa fina KANEA U EA110



2 100.000

3 3,47 €

4 20,00%

5 1,00%

6 1.500,00

7 1

8 -

9 15

10 3,55%


12 1.400

13 0,00%

14 1,00%

15 0,278887

16 0,00%



19 0,001500 €


21 4,00%

22 25,00%








Años de credito ( Sólo considera uno de carencia s i existe año 0 )








Tasa de descuento ( Tipo de productos a largo plazo como "Bonos del Est ado" a un plazo sim ilar a 25 años)


68


Unidad € € € € € € € € € %

0 2011 - - - - - - -69.400 -69.400 -69.400 1 2012 14.334 9.855 14.486 - 38.674 39.923 1.248 1.204 -68.196 2 2013 14.842 9.346 10.458 - 34.646 40.314 5.668 5.276 -62.919 3 2014 15.369 8.819 10.712 - 34.900 40.705 5.804 5.214 -57.705 4 2015 15.915 8.273 10.973 - 35.161 41.095 5.934 5.143 -52.562 -149,87%5 2016 16.480 7.708 11.240 - 35.428 41.485 6.057 5.065 -47.496 -24,89%6 2017 17.065 7.123 11.514 - 35.702 41.874 6.172 4.980 -42.516 -17,77%7 2018 17.671 6.518 11.794 - 35.983 42.262 6.279 4.889 -37.627 -12,56%8 2019 18.298 5.890 12.082 - 36.271 42.649 6.378 4.791 -32.836 -8,65%9 2020 18.948 5.241 12.377 - 36.566 43.034 6.468 4.688 -28.147 -5,64%10 2021 19.620 4.568 12.680 - 36.868 43.417 6.549 4.580 -23.567 -3,29%11 2022 20.317 3.872 12.990 - 37.178 43.799 6.621 4.468 -19.099 -1,41%12 2023 21.038 3.150 13.308 540 38.036 44.179 6.143 4.000 -15.099 -0,02%13 2024 21.785 2.403 13.634 1.346 39.168 44.556 5.387 3.385 -11.714 1,00%14 2025 22.558 1.630 13.968 1.550 39.706 44.930 5.224 3.167 -8.547 1,84%15 2026 23.359 829 14.310 1.757 40.256 45.302 5.046 2.952 -5.596 2,53%16 2027 - 0 14.661 7.752 22.414 45.671 23.257 13.126 7.530 4,83%17 2028 - 0 15.021 7.754 22.775 46.036 23.261 12.667 20.197 6,35%18 2029 - 0 15.390 7.752 23.142 46.398 23.256 12.219 32.416 7,44%19 2030 - 0 15.769 7.747 23.516 46.756 23.240 11.782 44.198 8,27%20 2031 - 0 16.157 7.738 23.895 47.109 23.215 11.356 55.553 8,92%21 2032 - 0 16.554 7.726 24.280 47.458 23.178 10.940 66.493 9,44%22 2033 - 0 16.962 7.710 24.672 47.802 23.131 10.534 77.027 9,87%23 2034 - 0 17.380 7.690 25.070 48.141 23.071 10.138 87.165 10,21%24 2035 - 0 17.808 7.667 25.475 48.475 23.000 9.752 96.916 10,50%25 2036 - 0 18.247 7.639 25.886 48.802 22.916 9.375 106.291 10,74%TOTALES 277.600 85.226 350.474 82.368 795.668 1.112.173 247.105 106.291


T.I.R. (a 25 años) 10,74%16

MOMENTO

PRICIPAL LEASING

GASTOS EXPLOTACION

CASH FLOW TESORERIA




RETORNO (En años )


69

Si analizamos los resultados obtenidos de las tablas anteriores, y teniendo en cuenta que

hemos realizado el estudio teniendo en cuenta el precio de alquiler de la cubierta, se observa

que tanto la instalación con panel monocristalino y policristalino tienen un periodo de retorno

muy similar (8 años) así como la rentabilidad obtenida al final de los 25 años (16,39% y 16,58%

respectivamente).

La diferencia significativa la encontramos en los paneles de capa fina donde obtenemos un

período de retorno de 16 años, el doble que en los casos anteriores, y una rentabilidad a 25

años de 10,74% de TIR, bastante inferior a los casos anteriores.

Por tanto, podemos concluir que para una misma potencia instalada y con alquiler de cubierta,

resulta más rentable hacer una instalación fotovoltaica con paneles policristalinos.


70

6. NUEVAS TECNOLOGIAS AUN NO DISPONIBLES

Existen nuevas tecnologías en fase de desarrollo como por ejemplo:

6.1 LA TECNOLOGÍA DYE SENSITIZED SOLAR CELLS. Células solares tintadas. (DSC).

Las denominadas células de 3ªGeneración. Se basan en el principio de una fotosíntesis

artificial, utilizando nanotecnología e ingeniería molecular.

Son células electroquímicas, de bajo coste. También llamadas Grätzel cells.(2003) [4].

Pertenecen al grupo de las células del tipo thin film. Son una alternativa a las células

convencionales N-p. Esta tecnología difiere de las actuales en uso, en que separa las

acciones de absorción de la luz solar y el transporte /separación de las cargas. (En células

convencionales ambas funciones son realizadas por el semiconductor).

En experimentación se ha conseguido hasta una η=10%.

El principal problema para su explotación industrial, es debido a la inestabilidad a alta

temperatura del electrolito que las compone, ya que a largo plazo tiende a evaporarse.

Como alternativa a este problema, se ha estado investigando en electrolitos en fase semi

sólida a través de la adición de aditivos, en el desarrollo de electrolitos poliméricos y

nanoparticulas encapsuladas.(2009).]3].

El dióxido de Ti absorbe en la zona ultravioleta del espectro y si añadimos un colorante

absorbe también en la zona de espectro visible. (Absorbe en una franja muy grande del

espectro solar).Aprox. 0-700nw.

Otra ventaja sobre la que se está investigando, es la influencia del tintado sobre la

superficie del semiconductor, este ejerce un efecto pasivizador evitando así la

recombinación de electrones. (que es la causa fundamental de la pérdida de eficiencia).

Este sistema, es menos sensibles a los cambios en el ángulo del sol y proporcionan mas

energía con menos luz. Pueden funcionar en ambientes nublados o con humo.

PROCESO: La energía solar, entra al sistema a través de una lamina de TCO (transparent

conducting oxide), que actúa de electrodo negativo (cátodo), pegadas a esta capa están las

moléculas tintadas de TiO2 (dioxido de titanio) (pigmento orgánico inocuo), que foto

estimulan a los electrones.

El Ti02 con las moléculas tintadas (Dyes) están sumergidas en un fluido iónico (electrolito),

que permite el flujo de electrones. En la parte trasera hay otra lámina de TCO que actúa

como electrodo positivo (ánodo), creándose así una diferencia de potencial. Y en

consecuencia una corriente eléctrica.


71

Inmediatamente después de absorber un foton el dye inyecta el electrón en el TiO2 (en fs),

con lo que el dye se queda en estado oxidado con un hueco en la banda de valencia. Hasta

que este hueco no es transferido al redox (que lo transportará al contra-electrodo) el dye

permanece desactivado de cara a una nueva absorción de luz seguida de inyección.

el tiempo típico de la regeneración del dye está entre ps y micro-s, además debe ser rápido

porque sino el dye se puede degradar.

6.2 NANOESTRUCTURAS. El estudio de estas estructuras de tamaño nanometrico (<300nm),

tiene por objeto, la búsqueda de la mejora de la eficiencia en celulas solares. Esta mejora

viene determinada por, la reducción de la reflexión de la luz, en la superficie, (reflexión

nula), y mejorar la absorción de luz. Pueden estar compuestas por esferas aprox. 10nm

diámetro u otro tipo de volúmenes como por ejemplo los nanotubos. Que se comportan

como semiconductores. Las esferas contactan bien entre sí y transportan bien la carga. Los

nanotubos de carbono, son estructuras ordenadas con gran capacidad de captación de la

radiación solar. Si reduzco el tamaño hasta el rango quántico, ocurre un efecto

(corrimiento hacia el azul), interesante para generar células tándem.

La característica mas representativa de los nanomateriales, es que la síntesis de los

mismos, se hace a nivel atómico, su pureza alcanza 99.9999%, son homogéneos y la

uniformidad de su microestructura se puede controlar. Con todo ello, sus características

mecánicas, físicas y químicas se pueden controlar de modo muy preciso. Según su forma

se denominan: materiales nanocristalinos, materiales nanoestructurados, materiales en

nanofase, nanopolvos, nanoalambres, nanotubos, nanocapas. (Productos

pulvimetalurgicos).(2000)[10].


72

6.3 CÉLULAS SOLARES ORGÁNICAS . Se utilizan polímeros semiconductores. Dos

polímeros conjugados. Se basan en macromoléculas orgánicas derivadas de la

petroquímica, cuyos procesos de fabricación gastan mucha menos energía que la

utilizada para las células basadas en semiconductores minerales. Si no se aislan

pierden rendimiento.

En concreto, se trata de una película de material plástico hecho de dos tipos diferentes de

polímeros. El primer tipo tiene la propiedad de liberar electrones cuando es golpeado por

fotones de luz; mientras que el segundo lo que hace es admitir dichos electrones. El gran

reto es transportar los electrones fuera del material hacia unos electrodos de metal para

que puedan ser volcados en la red eléctrica convencional.Hasta ahora solo se ha

alcanzado, una

η=2-5%.


73

COMPARATIVA:

Dye Sensitive Solar Cells: Nanoestructuras: Células Orgánicas Solares:

VENTAJAS INCONVENIENTES VENTAJAS INCONVENIENTES VENTAJAS INCONVENIENTES

Versatilidad:

Sustratos

flexibles y pueden

ser translucidos.

< Efficiencia que

Si

Absorben la

luz incluso si

es oblicua.

Proceso de

fabricación

pulvimetalurgico.

Fácil y

barato de

fabricar.

Inestables en

presencia de O2 y

agua, ya que se forman

radicales libres.

Requiere aislamiento.

poli (naftalato de

etileno) (PEN).

Materiales

baratos.

El vidrio conductor

exterior es lo más

caro.

Se pueden

montar sobre

paredes.

Es difícil orientar

las

nanoestructuras.

Retorno

Energético

inmediato.

Procesos de

fabricación de

baja energía.

En el proceso

interviene

electrolito con alta

volatilidad.

Sería posible

reducir el

tamaño de

los

dispositivos.

Procesos de

fabricación que

pueden

contaminarse.

Ligeras y no

fragiles.

Recombinan

fácilmente.

Dye Sensitive Solar Cells: Nanoestructuras: Células Orgánicas Solares:

Retorno

Energético

aprox 1 año .

Estables a

alta

temperatura.

Pueden

integrarse

en siliconas

y fibras

textiles.

Requieren filtros UV.

Buena estabilidad

10-20 años.

No pierden

mucha efficiencia

a alta

temperatura.

Funcionan en

ambientes

nublados o con

humo.

Efficiencia 10%

Baja efficiencia.2-5%.


74

7. BIBLIOGRAFIA

1. La tecnología Dye Sensitive Solar Cells.

[1] Ke. L, Surani Bin Dolmanan. Et al, (2009), Degradation Mechanism of Zno-Based Dye

Sensitized Solar Cells, ELSEVIER, Solar Energy Materials & Solar Cells.V94, pp.323-326.

[2] Senevirathna. MKI. Et al, (2006), Stability of the Sn02/Mg0 Dye- Sensitized

Photoelectrochemical Solar Cell, Solar Energy Materials & Solar Cells.V91, pp.544-547.

[3] Xia. J.Et al, (2009), Strategy to improve the performance of dye-sensitized Solar Cells:

Interface Engineering principles. ELSEVIER, Solar Energy.

[4] Gratzel. M, (2003), Dye Sensitized Solar Cells, Journal of Photochemistry and Photobiology,

V4, Issue 2, pp.145-153

[8] PVV. Jayaweera. Et al, (2007), Why Gratzel´s Cell works so well, ELSEVIER, Inorganica

Chimica Acta,V361,pp.707-711.


75

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[4] De la Torre. J. et al, (2006), Using Nanostructures for the Improvement of Silicon Solar Cells

Efficiency, ELSEVIER, Thin Solid Films, V511-512, pp. 163-166.

[5] Jimenez-Cadena. G. et al, Synthesis of different Zn0 Nanostructures by modified PVD

Process and Potential Use for 1 Dye sensitized Solar Cells. ELSEVIER. Materials Chemistry

and Physics.

[10] Kalpakjian, S and Schmid, S.R, (2000), Manufacturing Engineering and Tecnology, 4th

edition, USA, Prentice Hall.

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polymer: Fullerene composites. ELSEVIER. Solar Energy Materials & Solar Cells.V94, pp.2170-

2175.

[7] Bagienski. W. et al, (2010), Temperature dependence of Polymer/ Fullene Organic Solar

Cells, ELSEVIER, Solar Energy Materials & Solar Cells.V95, pp.933-941.

[8]GLOSARIO SOLAR http://www.flimpex.com/sp-solares-glosario.htm

[9] Inversores de conexión a la red

.http://www.upv.es/gep/Central_Solar/inversor.htm

Curso de energía solar fotovoltaica.

http://energiasolarfotovoltaica.blogspot.com/2006/01/el-inversor.html

Inversores de cadenas para plantas de energía fotovoltaica

http://www.solar.inverters.danfoss.es


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Inversores solares ABB: el núcleo de los sistemas de energía fotovoltaica.

www.abb.com/solar

Componentes de una instal solar

http://www.info-ab.uclm.es/labelec/solar/solar_fotovoltaica/ componentes.htm

ESTIMACIÓN DE LA ENERGÍA GENERADA POR UN SISTEMA FOTOVOLTAICO

CONECTADO A RED Autores: Miguel Alonso Abella y Faustino Chenlo.

CIEMAT. Laboratorio de Sistemas Fotovoltaicos.

Informes ASIF

Resumen revista especializada Photon International. http://www.photon.com.es

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